[实用新型]一种安培力演示教学装置

说明书

本实用新型公开了一种安培力演示教学装置，包括装有纽扣电池的可调外壳，可调外壳包括电池固定筒和电池调节筒，电池固定筒的外周面设置有外螺纹，电池调节筒的内腔设置有与外螺纹相配合的内螺纹，纽扣电池串联设置在电池调节筒和电池固定筒的内腔，电池固定筒的底部卡接有负极强力磁铁，负极强力磁铁的顶部与最下方的纽扣电池的负极相接，电池调节筒的顶部卡接有正极强力磁铁，正极强力磁铁的底部与最上方的纽扣电池的正极相接，正极强力磁铁和负极强力磁铁之间活动设置有围绕可调壳体旋转的铜质硬导线。本实用新型不仅结构简单而便于组装，而且操作简单，避免了受人为操作的影响产生的偏差，可以清楚、直观地观察到通电导线受安培力的规律。

技术领域

本实用新型涉及物理实验技术领域，特别是指一种安培力演示教学装置。

背景技术

安培力（Ampere's force）是通电导线在磁场中受到的作用力。由法国物理学家A·安培首先通过实验确定。可表述为：以电流强度为I的长度为L的直导线，置于磁感应强度为B的均匀外磁场中，则导线受到的安培力的大小为f=IBLsinα，式中α为导线中的电流方向与B方向之间的夹角，f、L、I及B的单位分别为N、m、A及T。安培力的方向垂直于由通电导线和磁场方向所确定的平面，且I、B与F三者的方向间由左手定则判定。任意形状导线在均匀磁场中受到的安培力，可看作无限多直线电流元IΔL在磁场中受到的安培力的矢量和。安培力的发现对于电动机的产生和发展有着决定性作用。

因此，在物理教学中的安培力是非常重要的教学课程，为了使学生透彻地理解和掌握安培力的原理和应用方法，需要通过相应的物理实验进行安培力演示。但是现有的安培力实验教学工具不仅操作不便，而且受人为操作的影响会产生严重的偏差，甚至观察不到相应的实验现象。另外，现有的实验用具不仅不能确切地了解安培力的作用现象，而且缺乏趣味性，多是通过金属棒的微小摆动进行演示，难以引起学生的学习兴趣，不能激发学生钻研探索的动力。

实用新型内容

针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种安培力演示教学装置，解决了现有安倍力实验工具操作不便、实验现象不明显且不能激发学生学习兴趣的技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种安培力演示教学装置，包括装有纽扣电池的可调外壳，可调外壳包括电池固定筒和电池调节筒，电池固定筒的外周面设置有外螺纹，电池调节筒的内腔设置有与外螺纹相配合的内螺纹。通过调节电池固定筒和电池调节筒的螺纹配合位置，可以便捷地调节可调外壳的内腔长度，以此来满足不同纽扣电池的组合需求，能够提供不同电压和电流。纽扣电池串联设置在电池调节筒和电池固定筒的内腔，电池固定筒的底部卡接有负极强力磁铁，负极强力磁铁的顶部与最下方的纽扣电池的负极相接，电池调节筒的顶部卡接有正极强力磁铁，正极强力磁铁的底部与最上方的纽扣电池的正极相接，正极强力磁铁和负极强力磁铁之间活动设置有围绕可调壳体旋转的铜质硬导线。纽扣电池的各种组合能够为铜质硬导线提供不同的电流，同时正极强力磁铁和负极强力磁铁能够为铜质硬导线提供电场，铜质硬导线为通电导体，在电场的作用下便会围绕可调壳体转动。

进一步地，所述正极强力磁铁的中心开设有中心通孔，所述铜质硬导线通过中心通孔与纽扣电池的正极相接，中心通孔能保证铜质硬导线与纽扣电池通电的可靠性，既减小了电阻，又保证了铜质硬导线转动的稳定性。

进一步地，所述铜质硬导线包括带有开口的圆环，所述开口连接有与负极强力磁铁回转配合的回转环，回转环能够保证铜质硬导线与负极强力磁铁配合的稳定性。圆环的内侧设置有朝向环心的旋转柱，旋转柱插设在中心通孔中且与纽扣电池的正极活动相连，旋转柱的轴线与回转环的轴线上下对应。

进一步地，设置有垫块开关，非工作状态时垫块开关放置在圆环顶部的内侧与正极强力磁铁之间，垫块开关的厚度大于旋转柱与最上方的纽扣电池之间的距离。需要进行动态演示时将垫块开关抽出即可，垫块开关抽出后铜质硬导线接通纽扣电池的正极和负极，此时铜质硬导线内有电流通过，即能在电场中受安培力的影响而转动。