[实用新型]一种通过U型磁铁演示楞次定律的实验装置

说明书

本实用新型提出一种通过U型磁铁演示楞次定律的实验装置，包括底座、U型磁铁支架、金属环支架、U型磁铁旋转轴、金属环旋转轴、U型磁铁、金属环，U型磁铁固定于旋转轴上，可以自由旋转，旋转轴通过支架固定在底座上，同样方法固定金属环，使金属环可以独立自由旋转，金属环短轴尺寸小于U型磁铁开口，并使金属环位于U型磁铁开口内，但金属环与磁铁非接触，当顺时针旋转U型磁铁时，金属环随之顺时针旋转，逆时针旋转U型磁铁时，金属环随之逆时针旋转，本实用新型的优点在于：巧妙的利用U型磁铁与金属环演示楞次定律，与常规楞次定律实验装置相比，成本低廉，效果直观，可广泛用于科学普及、相关专业理论教学或演示实验。

技术领域

本实用新型属于电磁学实验装置领域，特别涉及一种通过U型磁铁演示楞次定律的实验装置。

背景技术

俄国物理学家楞次通过总结法拉第的理论和自己的电磁感应实验，得出如下结论：闭合回路中感应电流的方向，总是使它所激发的磁场来阻碍引起感应电流的磁通的变化(增加或减少)，这个结论叫做楞次定律。在电磁学部分的教学过程中，楞次定律是重点和难点，理解楞次定律，关键是要理解楞次定律中的“阻碍”的思想，其既辩证又抽象。而演示实验是教学中化解和突破难点的重要手段。通过有趣而形象化的楞次定律演示实验，可以建立一条螺旋式的上升轨道，让学生分阶段、分层次地学习、理解楞次定律，轻松且事半功倍地达到教学目的。

楞次定律具体应用中的实际表现有两个，一个是阻碍电流的变化，如自感现象；另一个是阻碍物体间的相对运动。前者在电学演示实验中很容易通过条形磁铁插入螺线管产生电流，即可以使检流计偏转来观察；而后者的实验证明相对而言就要难得多。传统证明闭合回路中感应电流若是由相对运动引起，则阻碍相对运动这一楞次定律应用的演示仪器，为全日制普通高级中学物理教科书中介绍的楞次定律演示仪，由A和B两个轻质铝环组成，环A断开，环B闭合，由一直横杆连接，支撑于很尖的支架上。用这个演示仪演示时，用磁铁去接近A环和从A环移开，A环毫无反应。然后用磁铁去接近B环，B环会“逃跑离去”，把磁铁从B环移开，B环会“跟随回来”。若这个实验演示清晰明显，可以使学生产生浓厚兴趣，并能留下深刻印象，为楞次定律的教学产生十分积极的影响。但是，由于磁铁的强度不够，实验效果不明显，在做实验时要选择无风环境，避开其他磁场，将铝环置于针尖，并使其静止。为了使磁体有较强磁性，磁体使用前必须充磁，还常将2条磁体同向捆绑在一起以增强磁性。然后将磁铁从封闭环内同一方向多次快速穿过，才能看到该演示器缓慢转动，学生总坚持认为仪器的慢速转动是由手所带的“风”引起的，事实上也存在这一因素，实验效果不佳。

针对以上问题，本实用新型提出一种通过U型磁铁演示楞次定律的实验装置，U型磁铁固定于旋转轴上，可以自由旋转，旋转轴通过支架固定在底座上，同样方法固定金属环，使金属环可以独立自由旋转，金属环短轴尺寸小于U型磁铁开口，并使金属环位于U型磁铁开口内，但金属环与磁铁非接触，当顺时针旋转U型磁铁时，金属环隔空随磁铁顺时针旋转，逆时针旋转U型磁铁时，金属环隔空随磁铁逆时针旋转，因为金属环可视为一匝匝的环形闭合线圈，当U型磁铁转动时，其中的磁通量发生变化，因而产生感应电流，从而产生感应磁场，由楞次定律可知感应磁场的作用是阻碍磁场的相对运动，故金属环随U型磁铁转动方向转动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种通过U型磁铁演示楞次定律的实验装置，其可以形象生动的演示楞次定律阻碍相对运动的内涵，即闭合回路中感应电流若是由相对运动引起，则阻碍相对运动。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种通过U型磁铁演示楞次定律的实验装置，包括底座、U型磁铁支架、金属环支架、U型磁铁旋转轴、金属环旋转轴、U型磁铁、金属环，U型磁铁固定于旋转轴上，可以自由旋转，旋转轴通过支架固定在底座上，同样方法固定金属环，使金属环可以独立自由旋转，金属环短轴尺寸小于U型磁铁开口，并使金属环位于U型磁铁开口内，但金属环与磁铁非接触，当顺时针旋转U型磁铁时，金属环隔空随磁铁顺时针旋转，逆时针旋转U型磁铁时，金属环隔空随磁铁逆时针旋转，本装置利用U型磁铁与金属环演示楞次定律，便于楞次定律的直观展示。