[实用新型]法拉第电磁感应实验器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种法拉第电磁感应实验器，属于教学实验用具技术领域。

背景技术

目前，公知的高中物理教学中一直缺乏能够直接归纳出电磁感应定律的教学实验。教材上一般的说法是：经过大量精确实验总结出，电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律，公式表述为：E＝nΔΦ/Δt＝nBLv。

由于缺乏实验基础，学生接受这个定律缺乏必要的感性认识。硬性地给出结论，会使学生失去探究科学的兴趣。即使有试图通过实验来验证这个结论的，也只是将人工缠绕的线圈固定后与电压表或电压传感器相连接，使磁铁下落并穿过线圈，然后通过电压表指针的偏转或电压传感器的波形变化确定感应电动势的大小。通过更换不同匝数的线圈，改变磁铁的数量或改变磁铁下落的高度来总结法拉第电磁感应定律。这样的实验所得到的实验结果不能实时精确的记录数据，所以只能完成定性测量，不能定量得出感应电动势与相关某一参量成正比关系。并且这种实验方法繁琐、操作不严谨，使得实验缺少说服力。

发明内容

本实用新型针对现有法拉第电磁感应实验中存在的不足，提供一种计数精确、操作简单、能够直观的观测到实验现象的法拉第电磁感应实验器。

本实用新型的法拉第电磁感应实验器采用以下技术解决方案：

该法拉第电磁感应实验器包括底座、线框、线框滑轨、光电门传感器、光电门支架、磁铁、磁铁架和功能杆；线框滑轨、光电门支架和磁铁架均安装在底座上，线框安装在线框滑轨的轨道上，光电门传感器安装在光电门支架上，磁铁固定安装在磁铁架上；底座内安装有信号采集器，信号采集器中设置有USB座、英式插座和连接导线，英式插座通过信号线与光电门传感器连接；线框内缠绕有线圈，线框外侧安装有一组接线柱，接线柱与信号采集器中的连接导线相连；功能杆安装在线框上。

底座的两侧均设置有滑槽，线框滑轨和光电门支架通过装入滑槽内的螺栓安装在底座上。

底座上位于线框的下方设有缓冲装置，用来降低线框下落时对底座的冲击力。

功能杆一端为挡光部，一端为手柄部。

光电门传感器采用中国专利文献CN201352358公开的《一种滴定计数器》中所述的光电门传感器。

本实用新型的法拉第电磁感应实验器的实验过程如下：

将USB座通过USB通讯线连接计算机，然后手持功能杆的手柄部使线框从某一高度下落。当功能杆挡光部经过光电门传感器时，光电门传感器自动记录挡光的时间，信号采集器同时采集挡光时间和感应电动势。如此反复使线框从不同高度下落，得到多组感应电动势(E)与速度(v)的数据。由于在实验过程中磁铁强度及线框长度不变，即公式E＝nBLv中的B与L不变，可通过控制变量法探究感应电动势与速度的关系。将连接导线插接接线柱，以同样的方法使线框下落，点击计算机法拉第实验软件中的拟合工具，法拉第实验软件中出现多条关于感应电动势(E)与速度(v)的过原点的直线，在同一速度下比较多个感应电动势的数值，即可验证感应电动势(E)与匝数(n)的正比关系。

本实用新型通过光电门传感器自动记录当前的挡光时间并通过软件计算出速度，采集器同时采集挡光时的感应电动势，计数同步且准确。线框从不同的高度下落，通过直线拟合的方式直观实时的反映当前感应电动势与速度变化的关系。通过插拔接线柱来改变线圈匝数，计算机软件就能够绘制不同匝数线圈对感应电动势的影响，使操作更简洁方便。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型中线框的侧面结构示意图。

图3是本实用新型的底座底面结构示意图。

图中：1、光电门传感器，2、螺栓，3、光电门支架，4、螺栓，5、磁铁架，6、磁铁，7、缓冲装置，8、USB座，9、底座，10、线框滑轨，11、接线柱，12、线框，13、功能杆，14、线圈，15、滑槽，16、穿线孔，17、英式插座，18、信号采集器。

具体实施方式