[实用新型]一种安培力实验控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验控制装置，特别是一种安培力实验控制装置。

背景技术

在高中物理安培力实验中，安培力的大小与磁场的强弱、通电导体中的电流大小和导体在磁场中的长度有关，安培力的方向与磁场方向和通电导体中的电流方向有关。目前市场上探究安培力的实验装置，利用的都是永久磁铁产生的匀强磁场，在实验时一般不能有效改变磁场强弱和磁场方向，如果想改变磁场强弱和磁场方向，利用永久磁铁实施起来比较麻烦；另外，在该类实验装置中，安培力大小的判断只能靠眼睛观察粗略的比较，实验现象不够直观。

发明内容

为了改变传统安培力实验控制装置存在的问题，提高实验效果，本实用新型引入一种安培力实验控制装置，具体技术方案如下：一种安培力实验控制装置，由操作面板、铝架、铁芯、电磁铁、导轨和通电导体组成；其中铝架用于固定电磁铁和铁芯；电磁铁和铁芯用于产生磁场，固定安装在铝架里；导轨平行安装在铝架两边，用于充当通电导体的导线并将通电导体支撑于磁场中间；通电导体放置在导轨上，在安培力的作用下可以移动；操作面板上有实验装置总开关、两个电流表、计时器、实验启动按钮、电流大小拨动开关、磁场强弱拨动开关、电流方向拨动开关、磁场方向拨动开关、磁场宽度拨动开关。

进一步地，上述电流大小拨动开关用于改变通电导体电流的大小；磁场强弱拨动开关用于改变磁场的强弱；电流方向拨动开关用于改变通电导体的电流方向；磁场方向拨动开关用于改变磁场的方向；磁场宽度拨动开关用于改变磁场宽度从而间接改变通电导体在磁场中的有效长度；电流表分别用于显示通电导体中电流和电励磁线圈中电流；计时器用于为每个单次实验计时。

进一步地，上述控制面板还包括延时电路，并利用延时电路将一次实验过程设定在5秒内。

进一步地，上述控制面板还设置有温控开关保护通电线圈，防止线圈过热。

与传统安培力实验装置相比，本实用新型能有效地改变磁场的方向和强弱，同时还可改变通电导体流过的电流大小和方向以及接入磁场的有效长度，而且还可对实验进行自动控制、计时等，便于学生根据该装置探究出判断安培力的方向和大小。

附图说明

图1是安培力实验控制装置正面示意图。

图2是实验装置控制回路图。

图3是实验装置的主回路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型具体实施例安培力实验控制装置正面示意图，实验控制装置包括操作面板、铝架、铁芯、两只电磁铁、导轨和通电导体；铝架用于固定电磁铁和铁芯；电磁铁和铁芯用于产生磁场，固定安装在铝架里；导轨平行安装在铝架两边，用于充当通电导体的导线并将通电导体支撑于磁场中间；通电导体放置在导轨上，在安培力的作用下可以移动；操作面板上有实验装置总开关、两个电流表（A1、A2）、计时器、实验启动按钮（SB1）、改变通电导体电流大小的拨动开关（S4）、改变磁场强弱的拨动开关（S1）、改变通电导体电流方向的拨动开关（S5）、改变磁场方向的拨动开关（S2）、改变磁场宽度从而间接改变通电导体在磁场中的有效长度的拨动开关（S3）。其中，电流表A2用于显示通电导体中电流，电流表A1用于显示电励磁线圈中电流，计时器用于为每个单次实验计时，按下SB1后清零，开始下一次实验计时。

图2是实验装置控制回路图，图3是实验装置的主回路图，按钮开关SB1按下时，继电器K1吸合一下，常开触头K1-1闭合一下给电容器C1充电一次，常开触头K1-2闭合一下给计时器清零。此时三极管Q1因基极正偏导通，继电器K2得电，常开触头K2-1闭合，中间继电器K3得电，常开触头K3-1、K3-2、K3-3闭合，电磁铁和通电导体均得电工作。同时继电器K4也吸合，常开触头K4-1闭合，计时器开始计时。当通电导体滚离轨道时，继电器K5吸合，常闭触头K5-1断开，计时结束。5秒后电容C1上的电压已无法让Q1维持导通而截止，继电器K2、K3失电，电路停止工作。

具体实验时，打开电源总开关，通过S4设置通电导体电流的大小，S1设置磁场的强弱，S5设置通电导体中电流的方向，S2设置产生的磁场方向，S3设置磁场的宽度从而间接设置了通电导体在磁场中的有效长度，然后按一下实验启动开关启动实验，观察实验效果。如将S1拨向强磁档（17V），S4拨向大电流档，S3拨向通电导体长的位置，S2、S5拨在统一方向（一起向上或一起向下），通电导体放在轨导上的初始位置，此时按一下启动开关SB1，通电导体开始向右滚动，计时器开始计时，通电导体滚离轨道时，计时停止，一次实验结束，5秒后励磁线圈停止工作。再次实验时， S1拨向弱磁档（12V），S4和S3位置不变，按一下启动开关SB1，此时可进行强、弱磁场的实验对比；S4拨向小电流档，S1和S3位置不变，可进行通电导体上流过电流大、小的实验对比；S3拨向通电导体短的位置，S1和S4位置不变，可进行在磁场中通电导体长、短的实验对比；将S1拨向强磁档（17V），S4拨向大电流档，S3拨向通电导体长的位置，S2、S5拨在不同的方向（一个上一个下）时，可对比不同电流方向和不同磁场方向时的安培力的方向。