一種電磁感應實驗演示教具的製作方法

2023-09-22 08:53:30 2

一種電磁感應實驗演示教具的製作方法
【專利摘要】一種電磁感應實驗演示教具，包括電磁感應演示系統和信息採集系統，信息採集系統包括電壓傳感器、數據採集器、計算機，電磁感應演示系統包括LED燈、木板、電磁繼電器、有機玻璃管、線圈和光電門傳感器，電磁繼電器設置在有機玻璃管上方，木板設置在有機玻璃管下方，光電門傳感器安裝在線圈外圈上，所述LED燈設置在線圈左側，所述電壓傳感器與光電門傳感器並聯，所述電壓傳感器、數據採集器和計算機依次連接；該裝置可以更加形象直觀地展示出各個要素與感應電動勢之間的關係的電磁感應實驗演示教具。
【專利說明】 一種電磁感應實驗演示教具
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電磁感應實驗演示教具。
【背景技術】
[0002]在高中教學中,法拉第電磁感應定律一直是教學的難點。但現有的教具對電磁感應現象的展示不夠全面，對電磁感應定律沒有定量的分析，學生無法直觀深刻地了解其中的關係。而我們設計出的儀器具有很好的定量性和直觀性，能夠更好地幫助學生學習電磁感應的知識。
[0003]電磁感應實驗演示教具是高中物理(選修3-2)第四章第4節的法拉第電磁感應定律中，關於磁生電的概念，形象地將感應電動勢E與磁感應強度B、有效長度L、瞬時速度V之間的關係展現得一清二楚。並且該教具利用電磁繼電器的知識，保證磁鐵下落的同時性，減少實驗誤差，又利用電壓傳感器、數據採集器與計算機的結合，能夠更加直觀地觀察到電磁感應定律中不同變量時，感應電動勢的變化情況，幫助學生更好地理解知識內容。
[0004]此教具的設計能夠作為高中教師上課的引課內容，能夠在上課前先將知識以生動的教具展示給學生，激發學生的興趣，提高上課的質量。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可以更加形象直觀地展示出各個要素與感應電動勢之間的關係的電磁感應實驗演示教具。
[0006]本實用新型是通過以下技術方案來實現的:
[0007]一種電磁感應實驗演示教具，包括電磁感應演示系統和信息採集系統，信息採集系統包括電壓傳感器、數據採集器、計算機，電磁感應演示系統包括LED燈、木板、電磁繼電器、有機玻璃管、線圈和光電門傳感器，電磁繼電器設置在有機玻璃管上方，木板設置在有機玻璃管下方，光電門傳感器安裝在線圈外圈上，所述LED燈設置在線圈左側，所述電壓傳感器與光電門傳感器電聯，所述電壓傳感器、數據採集器和計算機依次連接。
[0008]作為優選的技術方案，所述線圈設置有至少兩個，所述各個線圈的纏繞寬度相同。
[0009]作為優選的技術方案，所述各個線圈的高度不同。
[0010]本實用新型的有益效果是:本教具將中學課程中電磁感應定律= 和傳感器的書本實例結合起來，通過改變磁感應強度，有效長度，瞬時速度等因
素，通過電壓傳感器，數據採集器，定量分析感應電動勢的變化。同時，在線圈左邊設置一個LED燈，形象地將磁場內部的感應電流大小比較出來；在線圈上安裝光電門，直觀地將速度的大小展現出來。給學生的課堂帶去樂趣，更加形象直觀地展示出各個要素與感應電動勢之間的關係。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]為了易於說明，本實用新型由下述的具體實施例及附圖作以詳細描述。[0012]圖1為本實用新型的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示的一種電磁感應實驗演示教具，包括電磁感應演示系統和信息採集系統，信息採集系統包括電壓傳感器7、數據採集器8、計算機9，電磁感應演示系統包括LED燈
1、木板2、電磁繼電器3、有機玻璃管4、線圈5和光電門傳感器6,電磁繼電器3設置在有機玻璃管4上方,木板2設置在有機玻璃管4下方,光電門傳感器6安裝在線圈5外圈上,所述LED燈I設置在線圈5左側，所述電壓傳感器7與光電門傳感器6電聯，所述電壓傳感器7、數據採集器8和計算機9依次連接。
[0014]其中，所述線圈5設置有至少兩個，所述各個線圈5的纏繞寬度相同。
[0015]所述各個線圈5的高度不同。
[0016]本實用新型的具體實施過程:通過引入傳感器，將光電門傳感器和電壓傳感器與數據採集器相連，再與計算機連接，在計算機上畫出過程中產生的感應電動勢圖像，比較線圈匝數，線圈高度與其關係，準確讀出瞬時速度V的大小。並且引入電磁繼電器，安裝在有機玻璃上方，保證磁鐵下落的同時性，減少誤差。
[0017]教具演示時分三個部分，第一是演示感應電動勢與有效長度的關係，首先保證線圈高度相同，通過改變線圈匝數，從而改變有效切割長度的大小，運用電磁繼電器將三枚相同的釹磁鐵同時從有機玻璃管的頂端靜止釋放，觀察磁鐵通過線圈時，LED燈的亮暗程度，通過電壓傳感器，得到電動勢與時間的曲線圖，從而得到感應電動勢與有效切割長度的關係，並對實驗現象進行解釋和說明。第二是演示感應電動勢與瞬時速度的關係，首先保證線圈匝數相同，通過改變線圈的高度，從而改變瞬時速度的大小，在玻璃棒不同高度，分別繞上相同匝數的線圈，運用電磁繼電器將三枚相同的釹磁鐵同時從有機玻璃管的頂端靜止釋放，觀察磁鐵通過線圈時，LED燈的亮`暗程度，通過電壓傳感器，直接觀察到電動勢的變化波形圖，嘗試採用光電門，測得瞬時速度，分析研究感應電動勢與瞬時速度的關係，並對實驗現象進行解釋和說明。第三是演示感應電動勢與磁感應強度的關係，首先保證線圈匝數和高度相同，通過改變磁鐵本身，從而改變電磁感應強度的大小，在同個玻璃管上，運用電磁繼電器分別將三枚不同的磁鐵從有機玻璃管的頂端靜止釋放，觀察磁鐵通過線圈時，LED燈的亮暗程度，通過電壓傳感器，得到電動勢與時間的曲線圖，從而得到感應電動勢與電磁感應強度的關係，並對實驗現象進行解釋和說明。
[0018]本實用新型的有益效果是:本教具將中學課程中電磁感應定律￡ = 和傳感器的書本實例結合起來，通過改變磁感應強度，有效長度，瞬時速度等因素，通過電壓傳感器，數據採集器，定量分析感應電動勢的變化。同時，在線圈左邊設置一個LED燈，形象地將磁場內部的感應電流大小比較出來；在線圈上安裝光電門，直觀地將速度的大小展現出來。給學生的課堂帶去樂趣，更加形象直觀地展示出各個要素與感應電動勢之間的關係。
[0019]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種電磁感應實驗演示教具，其特徵在於:包括電磁感應演示系統和信息採集系統，信息採集系統包括電壓傳感器(7)、數據採集器(8)、計算機(9)，電磁感應演示系統包括LED燈(I)、木板(2)、電磁繼電器(3)、有機玻璃管(4)、線圈(5)和光電門傳感器(6)，電磁繼電器(3)設置在有機玻璃管(4)上方,木板(2)設置在有機玻璃管(4)下方,光電門傳感器(6)安裝在線圈(5)外圈上，所述LED燈(I)設置在線圈(5)左側，所述電壓傳感器(7)與光電門傳感器(6 )並聯，所述電壓傳感器(7 )、數據採集器(8 )和計算機(9 )依次連接。
2.根據權利要求1所述的電磁感應實驗演示教具，其特徵在於:所述線圈(5)設置有至少兩個，所述各個線圈(5)的纏繞寬度相同。
3.根據權利要求2所述的電磁感應實驗演示教具，其特徵在於:所述各個線圈(5)的高度不同。
【文檔編號】G09B23/18GK203465879SQ201320605969
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】張瀟, 魏如月, 鬱涵丹, 周柏彤, 畢勤嵩, 彭保進, 鄭圓成 申請人:浙江師範大學