[发明专利]一种演示带电粒子在匀强磁场中运动规律的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种演示仪器，特别涉及一种演示带电粒子在匀强磁场中运动规律的实验装置。

背景技术

带电粒子的运动由于涉及的往往是微观粒子的运动，所述很难用合适的实验演示器件来进行直观形象的展示，传统的方式往往是采用云室来显示粒子的运动轨迹，这样不仅对实验器材要求很高，而且演示前需要比较繁琐的交待，现象也不够生动直观，另外一种方式是采用阴极射线管作为演示带电体加速的试验装置，但是它只能让我们通过观察电子束打到荧光屏上的径迹，来体会电子被加速的过程，不能宏观观察带电体的运动情况，不能够取得良好的效果。

因此急需一种能直观演示带电粒子在匀强磁场中运动规律的实验装置。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种能直观演示带电粒子在匀强磁场中运动规律的实验装置。该装置克服现有实验装置不能宏观观察带电体的运动情况的缺陷。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种演示带电粒子在匀强磁场中运动规律的实验装置，包括电源单元、电解槽，所述电解槽包括盛有电解液的水槽和设置于水槽下方的励磁装置，所述水槽中部设置有第一电极，所述水槽沿内壁设置有的金属圈为第二电极，所述第一电极和第二电极分别与电源单元连接。

进一步，还包括电流换向单元，所述电流换向单元包括第一二极管、第二二极管和转换开关，所述转换开关的静触点与第二电极连接，所述转换开关的一个动触点与第一二极管的负极连接，所述转换开关的另一个动触点与第二二极管的正极连接，所述第一二极管的正极与第二二极管的负极连接后与电源端连接。

进一步，还包括漂浮物，所述漂浮物为漂浮于电解液中的轻小物体。

进一步，所述励磁装置为环形线圈，外接励磁电流，产生磁场；

进一步，所述励磁装置为环形磁铁。

本发明的优点在于：本发明利用跨学科知识，把物理和化学知识很好地结合起来，既形象直观地演示了带电离子在磁场中的运动规律，又增加了趣味性，激发学生学习科学的兴趣。并且装置成本低、制作简单、操作简单以及效果明显。本装置可说明电解质溶液的导电性，其内部存在着自由移动的阴阳离子；可形象说明电场、磁场对带电粒子有力的作用以及作用力的特点；可形象直观地演示带电粒子在磁场中的运动规律。

本发明的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其它优点可以通过下面的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为正负离子在电场中的运动示意图；

图2为磁场形成示意图；

图3为漂浮物受力示意图；

图4为漂浮物运动轨迹示意图；

图5为接线示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

图1为正负离子在电场中的运动示意图，如图所示：本发明提供的一种演示带电粒子在匀强磁场中运动规律的实验装置，包括电源单元和电解槽，所述电解槽包括盛有电解液的水槽和设置于水槽下方的励磁装置，该励磁装置采用环形线圈，外接励磁电流，从而产生磁场，也可以采用环形磁铁来产生磁场，所述水槽中部设置有第一电极，该第一电极采用铜棒，或铁棒，或其他金属棒状物体，所述水槽沿内壁设置有的金属圈为第二电极，所述第一电极和第二电极分别与电源单元连接。

还包括电流换向单元，所述电流换向单元包括第一二极管、第二二极管和转换开关，所述转换开关的静触点与第二电极连接，所述转换开关的一个动触点与第一二极管的负极连接，所述转换开关的另一个动触点与第二二极管的正极连接，所述第一二极管的正极与第二二极管的负极连接后与电源端连接。

还包括漂浮物，所述漂浮物为能漂浮于电解液中的轻小物体（如，小纸片、小纸船、小木块或小塑料泡沫等）。

下面描述详细演示带电粒子在匀强磁场中运动规律的实验装置的原理：

电荷在磁场中运动会受到磁场力的作用，也就是洛仑兹力，洛仑兹力的表达式为：