洛侖茲力演示器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種洛侖茲力演示器，屬于教學(xué)儀器設(shè)備領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有洛侖茲力演示器不能定性演示和定量數(shù)據(jù)測量的缺點，設(shè)計了一種勵磁線圈及轉(zhuǎn)盤，加上了角度尺、指示角度的指針、帶游標的標尺、及外接電壓表和電流表的接線柱，實現(xiàn)了洛侖茲力的定性定量演示實驗；整體放入暗木箱保證了整個儀器的穩(wěn)定性。本實用新型可以演示磁場對運動電子的洛侖茲力、演示電子束在勻強磁場中的偏轉(zhuǎn)和圓周運動、可觀察電子束在三維空間的運動徑跡、測定電子的荷質(zhì)比及演示電子束在電場力作用下的偏轉(zhuǎn)運動，洛侖茲力管內(nèi)部光束效果明顯、可見度大，演示試驗效果形象具體，教師可以將洛侖茲力的物理計算公式融入試驗，加深學(xué)生對洛侖茲力課程內(nèi)容的印象。
【專利說明】洛侖茲力演示器
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種常用的洛侖茲力演示裝置，可演示運動電子在磁場中受到洛侖茲力和在電場中的偏轉(zhuǎn)等物理現(xiàn)象的實驗儀器，屬于教育教學(xué)實驗裝備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的洛侖茲力演示器有兩類:第一類是液體式洛侖茲力演示器，演示時需將硫酸銅溶液倒入電解槽并放入塑料小球或紙屑，勵磁線圈環(huán)繞在電解槽外部，給勵磁線圈通電后產(chǎn)生磁場，小球或紙屑和硫酸銅溶液在磁場力作用下運動，根據(jù)運動方向判定洛侖茲力的方向，該演示器是以宏觀物體的運動展示微觀粒子受到的洛侖茲力，不能直接地演示運動電子在磁場中的受力情況，也不能演示電子在電場中的偏轉(zhuǎn)。第二類是電子束演示器，由陰極射線管、加速極、偏轉(zhuǎn)板、電源等部分組成。電源為陰極射線管、加速極及偏轉(zhuǎn)板提供所需電壓，通電后，陰極射線管產(chǎn)生的電子束在加速極的作用下運動，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)板時可發(fā)生偏轉(zhuǎn)，外加磁鐵時可演示電子在磁場中的運動軌跡，但該演示器由于受到外加磁鐵磁場分布的限制，電子難以形成有規(guī)律的軌跡，并且不能定性地測量。教師在演示實驗時，很難將實驗結(jié)果融入到洛侖茲力計算式上，對學(xué)生理解學(xué)習(xí)洛侖茲力課程內(nèi)容作用不大。
實用新型內(nèi)容
[0003]為克服上述兩類洛侖茲力演示器的缺陷，本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，在上述第二類洛侖茲力演示器的基礎(chǔ)上進行了有益的改進。
[0004]本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用了以下技術(shù)方案:
[0005]本實用新型由暗木箱、勵磁線圈、洛侖茲力管、帶游標的標尺、角度尺、指針、電源機箱主體、電源機箱上蓋、轉(zhuǎn)盤組成；電源機箱主體和電源機箱上蓋通過螺釘連接在一起，電源機箱主體內(nèi)部有電源變壓器和電源線路板，電源機箱主體正面設(shè)置有偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)、偏轉(zhuǎn)板電壓幅值旋鈕、加速極電壓調(diào)節(jié)旋鈕、加速極電壓表、勵磁電流表、勵磁電流幅值旋鈕、儀器電源開關(guān)、勵磁電流方向開關(guān)；電源機箱主體背面設(shè)置有?220V電源連接線座、勵磁電流外接電流表接線柱、加速極電壓外接電壓表接線柱，在勵磁電流外接電流表的兩個接線柱之間跨接一個銅片，使用外接電流表時應(yīng)取下該銅片；在洛侖茲力管的頸部套入圓環(huán)型的角度尺，角度尺上的0°線與洛侖茲力管內(nèi)部發(fā)射出的電子束所在的豎直平面重合；洛侖茲力管的引出管腳對應(yīng)的插入轉(zhuǎn)盤內(nèi)，轉(zhuǎn)盤分為上、下兩個轉(zhuǎn)輪，上輪上設(shè)置有一滾花螺釘，必要時可固定轉(zhuǎn)盤在電源機箱上蓋上防止轉(zhuǎn)動；下轉(zhuǎn)輪帶有與洛侖茲力管引出管腳相對應(yīng)的引線孔，洛侖茲力管插入后可將其各引腳通過導(dǎo)線連接到電源線路板；上、下轉(zhuǎn)輪通過螺釘和螺母套入電源機箱上蓋的中心開孔內(nèi)，轉(zhuǎn)盤自由轉(zhuǎn)動時帶動洛侖茲力管轉(zhuǎn)動；指針是用來指示當前洛侖茲力管所處的旋轉(zhuǎn)角度，用螺釘固定在電源機箱上蓋上，正對著角度尺的刻度線；勵磁線圈是由兩只相同的線圈串聯(lián)而成，兩線圈相互平行同軸放置，兩線圈之間的放置距離等于線圈的半徑，當線圈通電后，在兩線圈軸線中點附近可得到一個均勻的磁場，勵磁線圈通過螺釘固定在電源機箱上蓋上，洛侖茲力管處于勵磁線圈正中心；在勵磁線圈的正面線圈中間水平橫向裝上一個帶游標的標尺，帶游標的標尺可在20mm范圍內(nèi)上下調(diào)動，用于確定電子束徑跡圓的中心線；游標可在標尺上滑動，用于確定電子圓周運動時形成的徑跡圓的直徑；為增強演示時觀察效果及保護洛侖茲力管，以上組裝好的儀器裝入暗木箱，在暗木箱內(nèi)部面均涂上無光黑漆，暗木箱正面可以拆卸，暗木箱底部用緊固螺絲將暗木箱底框與電源機箱主體底部進行連接加固。
[0006]本實用新型的有益效果是:儀器內(nèi)部光束效果明顯、可見度大，可以演示磁場對運動電子的洛侖茲力、演示電子束在勻強磁場中的偏轉(zhuǎn)和圓周運動、可觀察電子束在三維空間的運動徑跡、測定電子的荷質(zhì)比及演示電子束在電場力作用下的偏轉(zhuǎn)運動，教師還可以根據(jù)電磁學(xué)教學(xué)內(nèi)容靈活的組織試驗。同時可以將洛侖茲力的物理計算公式融入試驗，力口深學(xué)生對洛侖茲力課程內(nèi)容的印象。能夠定實現(xiàn)定性的演示和定量的測量，讓學(xué)生通俗理解電磁學(xué)整章課程實驗內(nèi)容。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0008]圖1是本實用新型的前視圖。
[0009]圖2是本實用新型的軸測圖。
[0010]圖3是本實用新型的后視圖。
[0011]圖4是本實用新型部分組裝軸測圖
[0012]附圖中:1.暗木箱，2.勵磁線圈，3.洛侖茲力管，4.帶游標的標尺，5.角度尺，
6.指針，7.電源機箱主體，8.偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)，9.偏轉(zhuǎn)板電壓幅值旋鈕，10.加速極電壓調(diào)節(jié)旋鈕，11.加速極電壓表，12.勵磁電流表，13.勵磁電流幅值旋鈕，14.儀器電源開關(guān)，15.勵磁電流方向開關(guān)，16.電源機箱上蓋，17.轉(zhuǎn)盤，18.?220V電源連接線座，19.勵磁電流外接電流表接線柱，20.加速極電壓外接電壓表接線柱。
【具體實施方式】
[0013]在圖1、圖2、圖4所示實施例中，洛侖茲力管3是一個帶頸的大玻璃泡，泡內(nèi)裝一個特殊結(jié)構(gòu)的電子槍，管內(nèi)抽成真空后充入一定壓強的惰性氣體。當調(diào)節(jié)加速極電壓調(diào)節(jié)旋鈕10加上適當?shù)碾妷汉螅惆l(fā)射出一束電子束。具有一定能量的電子與惰性氣體分子碰撞，使惰性氣體分子電離發(fā)光，因而在電子束所經(jīng)過的路徑上看到光跡。在洛侖茲力管3的頸部套入一圓環(huán)型的角度尺5，當只給洛侖茲力管3加上加速極電壓時，電子束軌跡為一條直線，指向角度尺5的0°線處。轉(zhuǎn)盤17分為上、下兩個轉(zhuǎn)輪，上輪設(shè)置有一顆滾花螺釘，必要時可固定轉(zhuǎn)盤在電源機箱上蓋16上防止轉(zhuǎn)動；下轉(zhuǎn)輪帶有與洛侖茲力管引出管腳相對應(yīng)的引線孔，洛侖茲力管插入后可將其各引腳通過導(dǎo)線連接到電源線路板；上、下轉(zhuǎn)輪通過螺釘和螺母套入電源機箱上蓋16的中心開孔內(nèi)保證能夠360°的旋轉(zhuǎn)，將洛侖茲力管3的引出管腳與轉(zhuǎn)盤17上對應(yīng)的引腳孔相互配合插入轉(zhuǎn)盤17，轉(zhuǎn)盤17轉(zhuǎn)動時帶動洛侖茲力管3轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度即為電子運動方向與磁場方向的夾角；同時轉(zhuǎn)盤17的上輪上設(shè)置有一滾花螺釘，必要時可固定轉(zhuǎn)盤17在電源機箱上蓋16上防止轉(zhuǎn)動；為了讓試驗者清晰準確的知道電子運動的方向與磁場方向夾角的角度，將指針6螺釘固定在電源機箱上蓋16上，正對著角度尺5上的刻度。[0014]勵磁線圈2是由兩只相同的線圈串聯(lián)而成，兩線圈相互平行同軸放置，兩線圈之間的放置距離等于線圈的半徑，當線圈通電后，在兩線圈軸線中點附近可得到一個均勻的磁場，可計算該處的磁感應(yīng)強度:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種洛侖茲力演示器，由暗木箱、勵磁線圈、洛侖茲力管、帶游標的標尺、角度尺、指針、電源機箱主體、電源機箱上蓋、轉(zhuǎn)盤組成；電源機箱主體和電源機箱上蓋通過螺釘連接在一起，電源機箱主體內(nèi)部有電源變壓器和電源線路板，電源機箱主體正面設(shè)置有偏轉(zhuǎn)板電壓方向開關(guān)、偏轉(zhuǎn)板電壓幅值旋鈕、加速極電壓調(diào)節(jié)旋鈕、加速極電壓表、勵磁電流表、勵磁電流幅值旋鈕、儀器電源開關(guān)、勵磁電流方向開關(guān)；電源機箱主體背面設(shè)置有?220V電源連接線座、勵磁電流外接電流表接線柱、加速極電壓外接電壓表接線柱；在洛侖茲力管的頸部套入圓環(huán)型的角度尺，角度尺上的0°線與洛侖茲力管內(nèi)部發(fā)射出的電子束所在的豎直平面重合；洛侖茲力管的引出管腳對應(yīng)的插入轉(zhuǎn)盤內(nèi)；轉(zhuǎn)盤自由轉(zhuǎn)動時帶動洛侖茲力管轉(zhuǎn)動，指針是用來指示當前洛侖茲力管所處的旋轉(zhuǎn)角度，用螺釘固定在電源機箱上蓋上，正對著角度尺的刻度線；勵磁線圈通過螺釘固定在電源機箱上蓋上，在勵磁線圈的正面線圈上加上一個帶游標的標尺，以上組裝好的儀器裝入暗木箱以增強演示時觀察效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洛侖茲力演示器，其特征是:勵磁線圈是由兩只相同的線圈串聯(lián)而成，兩線圈相互平行同軸放置，兩線圈之間的放置距離等于線圈的半徑，當線圈通電后，在兩線圈軸線中點附近可得到一個均勻的磁場，洛侖茲力管應(yīng)處于勵磁線圈的正中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洛侖茲力演示器，其特征是:轉(zhuǎn)盤分為上、下兩個轉(zhuǎn)輪，上輪上設(shè)置有一滾花螺釘，可固定轉(zhuǎn)盤在電源機箱上蓋上防止轉(zhuǎn)動；下轉(zhuǎn)輪帶有與洛侖茲力管引出管腳相對應(yīng)的引線孔，洛侖茲力管插入后可將其各引腳通過導(dǎo)線連接到電源線路板；上、下轉(zhuǎn)輪通過螺釘和螺母套入電源機箱上蓋的中心開孔內(nèi)，轉(zhuǎn)盤自由轉(zhuǎn)動時帶動洛侖茲力管轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洛侖茲力演示器，其特征是:在勵磁線圈的正面線圈中間水平橫向裝上帶游標的標尺，帶游標的卡尺可在20mm范圍內(nèi)上下調(diào)動，用于確定電子束徑跡圓的中心線；游標可在標尺上滑動，用于確定電子圓周運動時形成的徑跡圓的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洛侖茲力演示器，其特征是:在暗木箱內(nèi)部面均涂上無光黑漆，增強電子束的視覺觀察效果，暗木箱正面可以拆卸，暗木箱底部用緊固螺絲將暗木箱底框與電源機箱主體底部進行連接加固，可保護洛侖茲力管在搬運中不受碰撞。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的洛侖茲力演示器，其特征是:在勵磁電流外接電流表的兩個接線柱之間跨接一個銅片，使用外接電流表時應(yīng)取下該銅片；勵磁電流外接電流表接線柱和加速極電壓外接電壓表接線柱是用來外接高精度的電流表和電壓表，使實驗測量數(shù)據(jù)更加的精確。
【文檔編號】G09B23/18GK203405993SQ201320228349
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月26日
【發(fā)明者】呂棟 申請人:杭州久良科技發(fā)展有限公司