螺線管磁場演示儀的製作方法

2024-01-30 18:07:15

專利名稱：螺線管磁場演示儀的製作方法
技術領域：
本實用新型是定性研究通電螺線管產生的磁場與那些因素有關係的演示儀器，尤
其是能進行探究通電螺線管內部磁場的方向和強弱。應用於初中、高中物理演示實驗。
背景技術：
目前，有關通電螺線管磁場的實驗儀器有以下三類 —是中學在教學上用的實驗儀器。通過觀察通電螺線管產生的磁場吸引大頭針或
曲別針的多少判斷磁場的強弱，或者根據磁場對彈簧形變的程度，來研究通電螺線管產生
的磁場與那些因素有關係，通過觀察小磁針的指向來判斷產生磁場的方向。這樣進行實驗
效果不夠理想，不能觀察到已經製作好的一般螺旋管的內部磁場大小和方向。 二是大學和科研部門開發設計的儀器，通過利用霍耳元件來定量研究通電螺線管
產生的磁場。中學主要是定性研究通電螺線管產生的磁場，利用這樣的儀器進行實驗成本
高，不適宜進行中學實驗。 三是有的開發的定性研究通電螺線管產生的磁場的儀器和實驗設計，主要是不能 觀察到電螺線管產生的磁場的方向，也不能探究通電螺線管內部磁場的方向和強弱。 為了克服現有的研究通電螺線管磁場的實驗儀器的問題，本實用新型提供一種能 定性研究通電螺線管產生的磁場與那些因素有關係，並且能進行探究通電螺線管內部磁場 的力向和強弱的演示儀器，提高實驗的可見度和實驗效果。並且對螺線管進行改進，增強實 用性。

發明內容本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是 根據在平行力作用下物體平衡和穩定平衡原理設計指針系統的。根據磁極之間的 相互作用設計磁場探針，磁極之間的相互作用使指針系統偏轉，根據指針系統偏轉情況確 定磁場的方向和強弱。對螺線管的進行改進，增強實用性。i 、指針系統在受到探針重力、平衡杆重力、平衡螺母重力、磁場力幾個平行力和軸
的力作用下繞轉軸轉動。根據在平行力作用下物體的平衡和穩定平衡原理設計指針系統， 指針系統重心設計在轉軸的正下方，使指針處於穩定平衡狀態。這樣製做出來的儀器穩定 程度高，調節指針系統方便，實驗效果好，並為研究螺線管內部磁場情況創造條件。 2、根據磁極之間的相互作用設計磁場探針，通過指針系統的偏轉，不但可以判斷
磁場的方向，還可以判斷磁場的強弱，並且提高了實驗效果。本實用新型利用自製的磁場探 針，可以探究通電螺線管內部磁場的方向和強弱。解決利用小磁針來研究螺線管內部磁場 的不方便的問題。磁場探針與指針系統的橫梁的連接設計為能轉動的軸，這樣可以使磁場 探針與螺線管軸平行，解決了探究通電螺線管內部的磁場情況的難題。 3 、螺線管的設計的改進。 ①將實驗要用多種不同線圈匝數的螺線管，合併成一個螺線管，通過中間抽頭經過合理的組合來實現有規律的多種不同線圈匝數的目的，這樣進行實驗降低成本，實驗操 作方便。②在螺線管兩端邊緣去掉一小部分，可以增加螺線管在平放時的穩定性能。
以下結合附圖和對本實用新型進一步說明。


圖1是本實用新型的螺線管磁場演示儀原理圖。 圖2是螺線管磁場演示儀原理圖(俯視圖)。 圖3是螺線管設計圖。 圖4是螺線管線圈組合表。 圖5是指針系統原理圖。
圖1、圖2中，①指針②指針系統平衡螺母③指針系統轉軸④磁場探針與指針 系統活動連接軸⑤磁場探針已知極性磁鐵⑥螺線管⑦接線盒⑧刻度盤⑨滑動變阻 器。 圖5中，①指針②平衡螺母③轉動軸④磁場探針與指針系統活動連接軸 磁 場探針連接杆⑥已知磁極的小磁鐵。
具體實施方式本實用新型設計製作方法和使用方法 1、本實用新型的磁場的方向和強弱是根據磁極之間的相互作用原理進行設計，磁 場探針下面放上已知磁極的小磁鐵，磁場的方向由指針偏轉的方向來進行判斷，磁場的強 弱由指針系統偏轉角度的大小進行判斷。 如果磁場探針下面的已知小磁鐵下面是S極，如果指針是向上偏轉，則該處的磁 場的方向是向上的。否則磁場的方向是向下的。 2、本實用新型磁場探針與指針系統的橫梁的連接設計為能轉動的軸，這樣可以使 磁場探針與螺線管軸平行，解決了探究通電螺線管內部的磁場情況的難題。通過觀察指針 系統偏轉情況定性判斷磁場大小和方向。 3、螺線管在設計上有兩個改進。 ①將多種不同線圈匝數的螺線管，合併成一個螺線管，通過中間抽頭經過合理的 組合，來實現有規律的多種不同匝數的線圈。第一中間抽頭在N匝線圈處，第二中間抽頭在 2N匝線圈處，第三中間抽頭在4N匝線圈處，其他中間抽頭按此規律進行，經過合理的組合 就可以得到一組是N匝數線圈整數倍的螺旋管。②在螺線管兩端邊緣去掉直徑的1/10—— 1/20—小部分，可以增加螺線管在平放時的穩定性能。 本實用新型的有益效果是，在研究通電螺旋管產生磁場大小的同時，可以判斷產 生磁場的方向結構簡單，現象明顯。
權利要求一種螺線管磁場演示儀，包含指針系統和螺線管，指針系統其特徵在於有磁場探針，磁場探針的下方放上已知磁極的小磁鐵，指針系統的重心設計在轉軸的正下方，螺線管其特徵在於將多種不同線圈匝數的螺線管，合併成一個螺線管，通過中間抽頭經過合理的組合實現有規律的多種不同匝數的線圈，在螺線管兩端邊緣去掉直徑的一小部分。
2. 根據權利要求1所述的螺線管磁場演示儀，指針系統特徵在於磁場探針與指針系統 的橫梁的連接設計為能轉動的軸，指針系統平衡時使磁場探針與螺線管軸平行。
3. 根據權利要求1所述的螺線管磁場演示儀，螺線管特徵在於第一中間抽頭在N匝線 圈處，第二抽頭在間隔2N匝處，第三抽頭在間隔4N匝處，按上述方法以前匝數的2倍規律 進行其他的抽頭。
專利摘要本實用新型是根據在平行力作用下有固定軸轉動的物體平衡和穩定平衡原理設計指針系統。用磁場探針系統的偏轉角度來定性研究通電螺線管產生的磁場人小和方向。本實用新型可以探究通電螺線管內部磁場方向和研究改變螺線管線圈匝數、通過的電流大小與螺線管內部磁場強弱的關係。磁場探針與指針系統的橫梁的連接設計為能轉動的軸，這樣可以使磁場探針與螺線管軸平行，本實用新型對螺線管進行改進，通過中間抽頭經過合理組合，實現有規律的多種不同匝數的線圈，在螺線管兩端去掉一小部分，增加螺線管在平放時的穩定性能。本實用新型在研究通電螺旋管產生磁場大小的同時，可以判斷產生磁場的方向。結構簡單，現象明顯。應用於初中、高中物理演示實驗。
文檔編號G09B23/18GK201540670SQ20092009966
公開日2010年8月4日 申請日期2009年4月24日 優先權日2009年4月24日
發明者李洪婧, 李秋君, 李金祥 申請人:李金祥;李秋君;李洪婧