[实用新型]一种中学物理电磁感应实验装置

说明书

本实用新型涉及一种中学物理电磁感应实验装置，包括实验箱和电磁感应设备，所述电磁感应设备包括复合U形磁体、磁体驱动装置和闭合回路，所述复合U形磁体包括U形磁体和U形磁感线映射装置，所述磁体驱动装置包括固定夹、升降杆、运动小车、轨道和控制器，所述U形磁感线映射装置能够有效模拟出匀强磁场中相互平行的磁感线。所述磁体驱动装置采用电机及控制器进行自动化控制，运动方向和运动速度能够精准控制，从而使导电棒能够以不同速度不同方向作切割磁感线运动，即横向切割、竖向切割、纵向切割和斜向切割，因而能够进一步验证感应电流产生的大小、方向和哪些因素有关，同一个实验装置能够进行多种实验操作。

技术领域

本实用新型涉及中学物理实验教具领域，特别是涉及一种中学物理电磁感应实验装置。

背景技术

物理学是一门实验科学，许多物理概念的引入、物理规律的得出都和实验有着密切的联系。中学阶段是孩子探索物理学的启蒙阶段，但是在中学物理的实验教学中，存在许多难点。尤其电和磁模块，所涉及的内容较为抽象，学生只有通过实验才能更进一步的认识电磁原理。而在现有的电和磁的实验教学中，仍旧存在许多问题，特别是电磁感应现象的实验。电磁感应现象即闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，产生的电流叫作感应电流。现有的电磁感应实验演示教具将导电棒与检流计串联形成闭合回路，通过手动使导电棒在U形磁体形成的匀强磁场中作切割磁感线运动，从而产生感应电流，感应电流通过检流计进行反馈显示。

上述实验装置中存在如下问题：首先，匀强磁场是抽象的概念，磁感线的方向在实验中不能直观显现，不便于学生理解；其次，导电棒在切割磁场运动过程中与闭合回路连接的稳定性无法保证，从而使产生的感应电流较弱，检流计测得的电流较小，无法明显的反馈显示，实验效果差；最后，手动操作导电棒进行移动，不能精确控制导电棒移动的速度和方向，无法进一步验证感应电流产生的大小、方向和哪些因素（导电棒切割的速度大小、导电棒切割的方向、U形磁体的强度、切割导线的条数、导电棒的有效长度）有关。

发明内容

针对现有上述磁感线方向无法直观显现、产生感应电流较弱、导电棒运动不稳定、无法进一步验证感应电流影响因素、实验效果不明显的技术问题，本实用新型提供了一种中学物理电磁感应实验装置。

本实用新型是通过以下方式实现的：

一种中学物理电磁感应实验装置，包括实验箱和电磁感应设备，其特征在于，所述实验箱包括底座和防护罩，所述底座设置在所述防护罩下方，所述防护罩可拆卸的安装在所述底座上。

所述电磁感应设备设置在实验箱的底座上，所述电磁感应设备包括：复合U形磁体、磁体驱动装置和闭合回路。

所述复合U形磁体包括U形磁体和U形磁感线映射装置，其中所述U形磁体端部平直部分分别为磁体的N极和S极，两极之间为匀强磁场；所述U形磁感线映射装置与所述U形磁体形状相同，并通过粘结剂与所述U形磁体的侧面粘接，所述U形磁感线映射装置呈空心结构，所述U形磁感线映射装置一端平直部分内部设置有多排安装孔，每个安装孔中均设置有一个激光管，所述安装孔和所述激光管呈矩阵状排列，所述激光管光线射向所述U形磁感线映射装置另一端平直部分，所述U形磁感线映射装置另一端平直部分迎光面设置有反射板。

所述磁体驱动装置包括固定夹、升降杆、运动小车、轨道和控制器，所述固定夹上部夹持固定所述复合U形磁体，下部与升降杆相连，所述升降杆用于控制所述复合U形磁体做升降运动，所述升降杆下部固定在运动小车顶面上，所述运动小车包括小车本体和万向轮，小车本体为空心箱状结构，箱状结构内部设置有驱动机构和电源，所述驱动机构用于控制升降杆升降和运动小车运动，所述万向轮为四个，分别设置在小车本体底部四角，所述轨道固定安装在实验箱的底座顶面上，所述控制器固定安装在实验箱的底座侧面上，两对轨道垂直设置，运动小车在轨道上横向或纵向运动，所述控制器与驱动机构连接，控制器为PLC控制器。