[实用新型]一种安培力、洛伦兹力演示仪

说明书

本实用新型公开了一种安培力、洛伦兹力演示仪，属于教学仪器技术领域，其包括安装载体、反应装置以及数据采集装置；反应装置包括反应容器、导电液体、导电片、导电柱、半圆形挡光片、电磁铁、两第一接线端子以及两第二接线端子；数据采集装置包括主控模块、光电门模块以及显示模块，光电门模块和显示模块均与主控模块电性连接；光电门模块用于采集半圆形挡光片在导电液体液面旋转半个周期的时间t，并将该时间t发送至主控模块，主控模块再将时间t发送至显示模块进行显示；本实用新型适用于课堂演示安培力及洛伦兹力，解决了现有演示仪实验效果不明显及缺少数据支撑的问题，引导学生快速地理解安培力与洛伦兹力。

技术领域

本实用新型涉及教学仪器技术领域，特别涉及一种安培力、洛伦兹力演示仪。

背景技术

安培力与洛伦兹力是高中物理的重要内容，是学习电学与力学知识的基础，因此掌握并理解安培力与洛伦兹力对于学好高中物理十分重要；但是，如何引导学生理解安培力与洛伦兹力的概念以及安培力与洛伦兹力之间的关联是学生学习的重难点，而利用简单器材演示安培力与洛伦兹力是突破这些重难点的有效策略之一。《高中物理新课标教材选修3-1》【2010年第3版】“磁场对通电导线的作用力”这一节学习内容采用“旋转的液体”演示安培力；在该实验中，存在以下三个问题：第一，电解食盐水会产生有毒气体氯气，对人体有害，不宜在课堂上展示。第二，“旋转的液体”该实验本身无法留下运动轨迹，学生只能通过观测液体的流动，而液体是澄清透明，无法明显的演示出旋转现象；如果采取投入木屑等轻小物体，若操作不严谨，木屑等轻小物体会被两电极所吸引，同样不利于现象的观察。第三，课程教学所用的蹄形磁铁过小，磁性过小，一般在4.0mT左右；这样，会导致液体的旋转不明显，而且蹄形磁铁会阻碍观察实验现象，不利于在课堂上演示。

目前，许多人根据该实验研发出了洛伦兹力演示仪，不过现有的洛伦兹力演示仪一般都会存在难以在课堂上展示或者缺少数据支撑的缺点，增加了学生对安培力与洛伦兹力的理解难度，因此都不适合在课堂中做演示实验。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提供一种适用于课堂演示的安培力、洛伦兹力演示仪，用于解决现有演示仪实验效果不明显及缺少数据支撑的问题，引导学生快速地理解安培力与洛伦兹力。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种安培力、洛伦兹力演示仪，包括：安装载体、反应装置以及数据采集装置；

所述反应装置包括反应容器、导电液体、导电片、导电柱、半圆形挡光片、电磁铁、两第一接线端子以及两第二接线端子；所述反应容器采用透明材料，其设于所述安装载体上，所述导电液体容置在所述反应容器内；所述导电片设于所述反应容器的内侧壁上，所述导电柱竖直地设置在所述反应容器内；所述半圆形挡光片通过套环活动地套设在所述导电柱上，并漂浮在所述导电液体的液面，所述套环与所述半圆形挡光片同心设置；所述电磁铁设于所述安装载体上，并位于所述反应容器的正下方，所述电磁铁包括铁芯和套设在所述铁芯外侧的励磁线圈，所述励磁线圈的轴向方向与所述反应容器的底部垂直设置，所述励磁线圈具有两第三接线端子；所述两第一接线端子和所述两第二接线端子均设于所述安装载体上，所述两第一接线端子分别与所述导电片及所述导电柱电性连接，所述两第二接线端子分别与所述两第三接线端子电性连接；

所述数据采集装置包括主控模块、光电门模块以及显示模块；所述主控模块、所述光电门模块以及所述显示模块均设于所述安装载体上，且所述光电门模块和所述显示模块均与所述主控模块电性连接；所述光电门模块的信号发射部位与信号接收部位上下相对设置，所述光电门模块的信号发射部位设于所述反应容器的正上方或正下方，所述光电门模块的信号发射部位到所述导电柱轴心的距离小于所述半圆形挡光片的半径；所述光电门模块用于采集所述半圆形挡光片在所述导电液体液面旋转半个周期的时间t，并将该时间t发送至所述主控模块，所述主控模块再将时间t发送至所述显示模块进行显示。