專利名稱：右手定則演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物理教學(xué)儀器，具體地說(shuō)是涉及一種右手定則演示器。
當(dāng)閉合線路的一部分導(dǎo)體作切割磁力繞運(yùn)動(dòng)時(shí)，也可說(shuō)成穿過(guò)閉合線路中的磁通量在改變時(shí)，線路中就有電流產(chǎn)生叫電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫感生電流，用右手定則確定感生電流的方向是初中物理中重要內(nèi)容，用楞次定律確定感生電流的方向是包括右手定則在內(nèi)的普遍適用的規(guī)律又是高中物理中的重要內(nèi)容，而物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)從中研究出一般規(guī)律再到實(shí)踐中應(yīng)用的科學(xué)，因此演示電磁感應(yīng)驗(yàn)證右手定則或驗(yàn)證楞次定律是初中物理或高中物理教科書(shū)所要求的必做實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)有的右手定則演示器是一個(gè)用導(dǎo)線繞成的匝間絕緣的兩端頭不連接的線圈，演示時(shí)把所述的線圈的兩端頭與靈敏電流計(jì)連接，當(dāng)蹄形磁鐵或條形磁鐵的一個(gè)磁極從該線圈中穿過(guò)時(shí)，靈敏電流計(jì)的指針就發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明有感生電流產(chǎn)生，但是感生電流的方向不能模擬顯示出來(lái)，還需按右手定則或楞次定律確定，因此它的直觀性不強(qiáng)，容易造成右手定則同左手定則混淆，因?yàn)橛沂侄▌t涉及導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向、磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體中感生電流的方向，而左手定則涉及導(dǎo)體受磁場(chǎng)力的方向、磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體中電流的方向，這兩個(gè)定則在紙面上的有關(guān)表示符號(hào)又無(wú)區(qū)別，同理也容易造成楞次定律同磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力相混淆。
本實(shí)用新型的目的是提供一種右手定則演示器，當(dāng)穿過(guò)它線圈中的磁通量在改變時(shí)，所述線圈的導(dǎo)體中產(chǎn)生感生電流的同時(shí)，能模擬顯示所述導(dǎo)體中感生電流的方向，并且可以不用靈敏電流計(jì)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型右手定則演示器含有用導(dǎo)線繞成的匝間絕緣的該導(dǎo)線兩端作輸出端的線圈，還包括感生電流檢測(cè)處理部件、模擬顯示感生電流方向的顯示部件、電源，所述線圈的輸出端與所述感生電流檢測(cè)處理部件的輸入端連接，所述感生電流檢測(cè)處理部件的輸出端與所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件的輸入端連接，所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件在所述線圈的一段導(dǎo)體上，通過(guò)對(duì)調(diào)所述線圈輸出端的兩個(gè)接線端的接線位置使所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件在所述線圈的一段導(dǎo)體上顯示的方向和該段導(dǎo)體中的感生電流的方向相同，所述的電源供給所述的感生電流檢測(cè)處理部件的電能及所述的模擬顯示感生電流方向的顯示部件的電能使它們正常工作。
本實(shí)用新型右手定則演示器是這樣工作的，當(dāng)構(gòu)成它的線圈的導(dǎo)體的一部分切割磁力線時(shí)，也可說(shuō)當(dāng)穿過(guò)它的線圈中的磁通量在變化時(shí)，由于該線圈和感生電流檢測(cè)處理部件構(gòu)成閉合線路，因此構(gòu)成線圈的導(dǎo)體中就有感生電流產(chǎn)生，感生電流檢測(cè)處理部件根據(jù)所檢測(cè)到的感生電流的方向可驅(qū)動(dòng)位于所述導(dǎo)體上的模擬顯示感生電流方向的顯示部件顯示和導(dǎo)體中感生電流的方向相同的方向。
所述感生電流檢測(cè)部件可以采用比較器構(gòu)成的形式，在此電路結(jié)構(gòu)中，所述的比較器是在兩個(gè)運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上做成的兩個(gè)比較器組合的形式，所述的兩個(gè)運(yùn)算放大器中的一個(gè)運(yùn)算放大器的正向輸入端和另一個(gè)運(yùn)算放大器的反向輸入端的連接點(diǎn)作為所述感生電流檢測(cè)處理部件的一個(gè)輸入端與一端接在所述電源電流輸出端另一端接地的一個(gè)平衡狀態(tài)的惠斯登電橋兩平衡點(diǎn)之一連接，這個(gè)運(yùn)算放大器的反向輸入端和所述的另一個(gè)運(yùn)算放大器的正向輸入端的連接點(diǎn)作為所述感生電流檢測(cè)處理部件的另一個(gè)輸入端與所述的惠斯登電橋的另一平衡點(diǎn)連接；一個(gè)電阻與所述的感生電流檢測(cè)處理部件的輸入端并聯(lián)；所述線圈的輸出的兩接線端分別與感生電流檢測(cè)處理部件的兩個(gè)輸入端連接，所述的兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端作為所述感生電流檢測(cè)處理部件的輸出端與所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件的輸入端連接。
所述的感生電流檢測(cè)處理部件還可以采用另一種比較器構(gòu)成的形式，在此電路結(jié)構(gòu)中，所述的比較器是在兩個(gè)運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上做成的兩個(gè)比較器組合的形式，所述的兩個(gè)運(yùn)算放大器中的一個(gè)運(yùn)算放大器的正向輸入端和另一個(gè)運(yùn)算放大器的反向輸入端連接點(diǎn)作為所述感生電流檢測(cè)處理部件的一個(gè)輸入端與所述線圈輸出端的一個(gè)接線端連接，這個(gè)運(yùn)算放大器的反向輸入端和所述的另一個(gè)運(yùn)算放大器的正向輸入端的連接點(diǎn)作為所述感生電流檢測(cè)處理部件的另一個(gè)輸入端并與所述的線圈輸出端的另一接線端連接，并且所述線圈與所述感生電流檢測(cè)處理部件的一個(gè)輸入端的連接點(diǎn)也與串聯(lián)后一端接在所述電源的電流輸出端另一端接地的兩個(gè)電阻的連接點(diǎn)連接，所述的兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端作為所述感生電流檢測(cè)處理部件的輸出端與所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件的輸入端連接。
所述的感生電流檢測(cè)處理部件還可以作成放大器的形式，在此電路結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)同極性三極管的發(fā)射極都接地，這兩個(gè)三極管的基極和電源的電流輸出端分別接一偏置電阻，這兩個(gè)三極管的基極作為感生電流檢測(cè)處理部件的輸入端與上述線圈的輸出端分別連接，一個(gè)電阻與所述的感生電流檢測(cè)處理部件的輸入端并聯(lián)；兩個(gè)限流電阻的一端都接在所述的電源的電流輸出端上，這兩個(gè)限流電阻的另一端分別與兩個(gè)光耦中的發(fā)光管的正極連接，所述光耦中的發(fā)光管的負(fù)極分別與所述的兩個(gè)三極管的集電極連接；另兩個(gè)限流電阻的一端也都接在所述的電源的電流輸出端上，這兩個(gè)限流電阻的另一端分別與所述的兩個(gè)光耦中的光電三極管的集電極連接，所述的兩個(gè)光耦中的光電三極管的發(fā)射極分別與另兩個(gè)三極管的基極連接，這兩個(gè)三極管的發(fā)射極都接地，這兩個(gè)三極管的集電極分別接所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件中的發(fā)光二極管的負(fù)極，所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件中的發(fā)光二極管的正極分別經(jīng)一限流電阻與所述電源的電流輸出端連接。
作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件可以由兩個(gè)發(fā)光二極管和限流電阻構(gòu)成，這兩個(gè)發(fā)光二極管的負(fù)極接地，正極分別經(jīng)過(guò)一個(gè)限流電阻與所述感生電流檢測(cè)處理部件的輸出端分別連接，所述每一個(gè)發(fā)光二極管發(fā)光顯示部分的形狀是一個(gè)表示指向一個(gè)方向的標(biāo)志，所述的兩個(gè)發(fā)光二極管先后發(fā)光模擬顯示導(dǎo)體中感生電流的兩個(gè)方向相反；所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件還可由兩組發(fā)光二極管和限流電阻構(gòu)成，這兩組中的每一組中的發(fā)光二極管按電流在每一個(gè)發(fā)光二極管中流過(guò)的方向都順向聯(lián)接，這兩組發(fā)光二極管的負(fù)端都接地，正端分別經(jīng)過(guò)一個(gè)限流電阻后與所述的感生電流檢測(cè)處理部件的輸出端分別連接，所述的每一組發(fā)光二極管相對(duì)位置固定后頂端發(fā)光顯示部分組成的是一個(gè)指向一個(gè)方向的標(biāo)志，所述的兩組發(fā)光二極管相對(duì)位置固定后，其中一組指示的方向和另一組指示的方向相反；所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件還可采用液晶顯示的方式模擬顯示導(dǎo)體中感生電流的方向，與液晶顯示器顯示互為相反方向的兩個(gè)方向所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)引線端分別與感生電流檢測(cè)處理部件的輸出端連接。
作為本實(shí)用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)，所述的線圈是空心形狀的線圈，或所述的線圈是在其空心部分裝有可取出式導(dǎo)磁性材料的實(shí)心線圈；所述的感生電流檢測(cè)處理部件、所述電源和所述的線圈是一體結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型右手定則演示器由于采用了感生電流檢測(cè)處理部件、模擬顯示感生電流方向的顯示部件，當(dāng)構(gòu)成它的線圈的導(dǎo)體的一部分切割磁力線時(shí)，也可說(shuō)當(dāng)穿過(guò)它的線圈中的磁通量在變化時(shí)，由于該線圈和感生電流檢測(cè)處理部件構(gòu)成閉合線路，因此構(gòu)成線圈的導(dǎo)體中就有感生電流產(chǎn)生，感生電流檢測(cè)處理部件根據(jù)所檢測(cè)到的感生電流的方向，可驅(qū)動(dòng)位于所述導(dǎo)體上的模擬顯示感生電流方向的顯示部件顯示和導(dǎo)體中感生電流的方向相同的方向，并且可以不用靈敏電流計(jì)；用本實(shí)用新型右手定則演示器演示左手定則或磁場(chǎng)對(duì)電流的作用時(shí)也能模擬顯示導(dǎo)體中電流的方向；在電磁學(xué)中左、右手定則都涉及到導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的方向、磁場(chǎng)方向和電流的方向，現(xiàn)有儀器不能顯示導(dǎo)體中電流的方向，教師在作與此有關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)不能得心應(yīng)手，只能間接判斷反復(fù)強(qiáng)調(diào)導(dǎo)體中電流的方向，很不直觀，學(xué)生印象不深，由于本實(shí)用新型右手定則演示器能模擬顯示導(dǎo)體中電流方向，所以能強(qiáng)化學(xué)生的記憶，能提高教學(xué)效率，彌補(bǔ)了現(xiàn)有初中、高中電磁學(xué)教學(xué)儀器不能顯示電流方向的缺陷。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型右手定則演示器作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明；


圖1是本實(shí)用新型右手定則演示器的組成方框圖；圖2是本實(shí)用新型右手定則演示器第一實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖；圖3是本實(shí)用新型右手定則演示器第二實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖4是本實(shí)用新型右手定則演示器第三實(shí)施方式的電路結(jié)構(gòu)圖；參照
圖1所示的本實(shí)用新型右手定則演示器，包括用導(dǎo)線繞成的匝間絕緣的兩端頭作輸出端的線圈1，還包括感生電流檢測(cè)處理部件2、模擬顯示感生電流方向的顯示部件3、電源4，所述線圈1的輸出端與所述感生電流檢測(cè)處理部件2的輸入端連接，所述感生電流檢測(cè)處理部件2的輸出端與所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3的輸入端連接，所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3在所述線圈1的一段導(dǎo)體上，并使模擬顯示感生電流的一個(gè)方向和導(dǎo)線的繞向相同，通過(guò)對(duì)調(diào)所述線圈1和所述感生電流檢測(cè)處理部件2的輸入端連接的位置使其顯示的方向和該段導(dǎo)體中的感生電流方向相同，所述電源4供給所述感生電流檢測(cè)處理部件2及所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3的電能使它們正常工作；參照
圖1所示的本實(shí)用新型右手定則演示器的組成方框圖，圖2給出了本實(shí)用新型右手定則演示器的第一具體實(shí)施方式
的電路結(jié)構(gòu)圖，在此電路結(jié)構(gòu)圖中，感生電流檢測(cè)部件2采用比較器構(gòu)成的形式，所述的比較器是在運(yùn)算放大器9和另一個(gè)運(yùn)算放大器10的基礎(chǔ)上做成的兩個(gè)比較器組合的形式，所述的運(yùn)算放大器9的正向輸入端和運(yùn)算放大器10的反向輸入端的連接點(diǎn)作為感生電流檢測(cè)處理部件2的一個(gè)輸入端，并與由電阻5、電阻6組成的串聯(lián)支路和電阻7、電阻8組成的串聯(lián)支路并聯(lián)后一端接在所述電源4的電流輸出端另一端接地的一個(gè)平衡狀態(tài)的惠斯登電橋的兩平衡點(diǎn)之一連接，運(yùn)算放大器9的反向輸入端和運(yùn)算放大器10的正向輸入端的連接點(diǎn)作為感生電流檢測(cè)處理部件2的另一個(gè)輸入端并與所述的平衡狀態(tài)的惠斯登電橋的另一平衡點(diǎn)連接，一個(gè)電阻29并聯(lián)接在所述的感生電流檢測(cè)處理部件2的兩個(gè)輸入端上，所述線圈1的輸出的兩端分別與感生電流檢測(cè)處理部件2的輸入的兩端連接，所述的惠斯登電橋平衡點(diǎn)對(duì)地間的電壓最好等于所述電源4的電壓的一半，所述的運(yùn)算放大器9的輸出端、運(yùn)算放大器10的輸出端分別經(jīng)所述的模擬顯示感生電流方向的顯示部件3上的限流電阻11’、限流電阻12’驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管11、發(fā)光二極管12，所述發(fā)光二極管11、發(fā)光二極管12發(fā)光顯示部分的形狀分別是表示指向一個(gè)方向的標(biāo)志，一般常用的發(fā)光二極管有園形的和扁形的是按頂端的形狀分類的，這里就是把發(fā)光二極管11、發(fā)光二極管12頂端發(fā)光顯示部分分別直接作成一個(gè)指向一個(gè)方向的標(biāo)志的形狀，也可把發(fā)光二極管11、發(fā)光二極管12分別作光源，使它們發(fā)出的光分別通過(guò)一個(gè)表示指向一個(gè)方向的透光窗來(lái)實(shí)現(xiàn)指示方向的，發(fā)光二極管11、發(fā)光二極管12相對(duì)位置固定后，頂端顯示部分的形狀組成一個(gè)互為相反方向的標(biāo)志；或所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3是由兩組發(fā)光二極管和電阻11’、電阻12’構(gòu)成，這兩組中的每一組中的發(fā)光二極管按電流在每一個(gè)發(fā)光二極管中流過(guò)的方向都順向聯(lián)接，這兩組發(fā)光二極管的負(fù)端都接地，正端分別經(jīng)過(guò)電阻11’，電阻12’后與所述感生電流檢測(cè)處理部件2的輸出端分別連接，所述的每一組發(fā)光二極管頂端發(fā)光顯示部分組成的是一個(gè)指向一個(gè)方向的標(biāo)志，所述的兩組發(fā)光二極管相對(duì)位置固定后，其中一組指示的方向和另一組指示的方向相反，所述電源4供給所述感生電流檢測(cè)處理部件2及所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3的電能使它們正常工作；所述的運(yùn)算放大器采用單端電源供電的，如LM324等，電阻12’、電阻11’分別是發(fā)光二極管12、發(fā)光二極管11的限流電阻，當(dāng)電源4電壓較低所述的運(yùn)算放大器輸出的電流不超過(guò)本身極限值和不超過(guò)發(fā)光二極管12、發(fā)光二極管11的極限值時(shí)，可省去限流電阻12’、電阻11’。
參照
圖1所示的本實(shí)用新型右手定則演示器的組成方框圖，圖3給出了本實(shí)用新型右手定則演示器第二具體實(shí)施方式
的電路結(jié)構(gòu)圖，在此電路結(jié)構(gòu)圖中，感生電流檢測(cè)處理部件2采用另一種比較器構(gòu)成的形式，所述的比較器是在運(yùn)算放大器9和運(yùn)算放大器10的基礎(chǔ)上做成的兩個(gè)比較器組合的形式，所述運(yùn)算放大器9的正向輸入端和運(yùn)算放大器10的反向輸入端的連接點(diǎn)作為感生電流檢測(cè)處理部件2的一個(gè)輸入端與所述的線圈1輸出端的一個(gè)接線端連接，運(yùn)算放大器9的反向輸入端和運(yùn)算放大器10的正向輸入端的連接點(diǎn)作為感生電流檢測(cè)處理部件2的另一個(gè)輸入端與所述線圈1的另一接線端連接，所述的線圈1與所述的感生電流檢測(cè)處理部件2的一個(gè)輸入端的連接點(diǎn)也與串聯(lián)后一端接在所述的電源4的電流輸出端另一端接地的電阻5、電阻6的連接點(diǎn)連接，一個(gè)電阻29并聯(lián)接在所述的感生電流檢測(cè)處理部件2的輸入端上，電阻5、電阻6組成分壓器的分壓點(diǎn)與地之間的電壓最好等于電源4的電壓的一半，其它部分和本實(shí)用新型右手定則演示器第一具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)是相同的。
參照
圖1所示的本實(shí)用新型右手定則演示器的組成方框圖，圖4所示的是本實(shí)用新型右手定則演示器第三具體實(shí)施方式
的電路結(jié)構(gòu)圖，在此電路結(jié)構(gòu)圖中，所述的感生電流檢測(cè)處理部件2采用放大器的形式，所述的放大器是把兩個(gè)同極性NPN三極管14、三極管20的發(fā)射極都接地，三極管14、三極管20的基極和電源4的電流輸出端分別接一偏置電阻13、偏置電阻19，所述的三極管14、三極管20的基極作為感生電流檢測(cè)處理部件2的輸入端與所述線圈1的輸出端分別連接，一個(gè)電阻29與所述的感生電流檢測(cè)處理部件2的輸入端并聯(lián)，起限流作用的電阻16、電阻22的一端都接在所述的電源4的電流輸出端上，所述電阻16、電阻22的另一端分別與光耦15、光耦21中的發(fā)光管的正極連接，所述光耦15、光耦21中的發(fā)光管的負(fù)極分別與所述的三極管14、三極管20的集電極連接；起限流作用的電阻17、電阻23的一端也都接在所述的電源4的電流輸出端上，電阻17、電阻23的另一端分別與所述的光耦15、光耦21中的光電三極管的集電極連接，所述的光耦15、光耦21中的光電三極管的發(fā)射極分別與三極管18、三極管24的基極連接，三極管18、三極管24的發(fā)射極都接地，三極管18、三極管24的集電極分別接所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3中的發(fā)光二極管11、發(fā)光二極管12的負(fù)極，所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3中的發(fā)光二極管11、發(fā)光二極管12的正極分別經(jīng)電阻11’、電阻12’與所述的電源4的電流輸出端連接，所述發(fā)光二極管11、發(fā)光二極管12發(fā)光顯示部分的形狀分別作成表示指向一個(gè)方向的標(biāo)志，發(fā)光二極管11、發(fā)光二極管12相對(duì)位置固定后，頂端顯示部分的形狀組成一個(gè)互為相反方向的標(biāo)志；或所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3是由兩組發(fā)光二極管和電阻11’、電阻12’構(gòu)成，這兩組中的每一組中的發(fā)光二極管按電流在每一個(gè)發(fā)光二極管中流過(guò)的方向都順向聯(lián)接而成，這兩組發(fā)光二極管的負(fù)端分別接三極管18、三極管24的集電極，正端分別經(jīng)過(guò)限流電阻11’、限流電阻12’與所述電源4的電流輸出端分別連接，所述每一組發(fā)光二極管相對(duì)位置固定后頂端發(fā)光顯示部分組成一個(gè)指向一個(gè)方向的標(biāo)志，所述的兩組發(fā)光二極管相對(duì)位置固定后，其中一組指示的方向和另一組指示的方向相反，所述電源4供給所述感生電流檢測(cè)處理部件2及所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3的電能使它們正常工作；電路連好后通過(guò)調(diào)整電阻13、電阻19分別使發(fā)光二極管12、發(fā)光二極管11達(dá)到將要發(fā)光的狀態(tài)；所述電源4供給所述感生電流檢測(cè)處理部件2及所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3的電能使它們正常工作；在此說(shuō)明一點(diǎn)，這個(gè)由分立件組成的對(duì)稱放大電路，在對(duì)稱位置上的兩個(gè)原件的電參數(shù)盡量選取一致。
在上述本實(shí)用新型右手定則演示器第一、第二任何一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3還可采用液晶顯示的方式模擬顯示感生電流的方向，用和電子表顯示屏類似結(jié)構(gòu)的液晶顯示器，在此說(shuō)明電子表顯示時(shí)液晶顯示屏與各筆畫(huà)對(duì)應(yīng)的兩引線上加的是交流電壓，本實(shí)用新型右手定則演示器由于顯示的時(shí)間較短且引線少，液晶顯示屏上加的是直流電壓，本實(shí)用新型右手定則演示器所述的液晶顯示器有兩個(gè)輸入端，這兩個(gè)輸入端對(duì)地同時(shí)加上使液晶屏能正常顯示的電壓時(shí)，液晶顯示屏顯示互為相反方向的標(biāo)志，這兩個(gè)輸入端分別與感生電流檢測(cè)處理部件2的輸出端連接。
在上述本實(shí)用新型右手定則演示器第一、第二、第三任何一個(gè)具體實(shí)施方式
中，所述的線圈1可用帶絕緣層的導(dǎo)線繞在非導(dǎo)磁性且絕緣材料的空心骨架上，骨架中空心的大小得使蹄形磁鐵或條形磁鐵的一個(gè)磁極從其中無(wú)摩擦的穿過(guò)，當(dāng)然大一些也可以；所述骨架空心中裝入導(dǎo)磁性材料，并且做成易取出式的，還可作其它電磁學(xué)實(shí)驗(yàn)如電感偶合等；在上述本實(shí)用新型右手定則演示器第一、第二、第三任何一個(gè)其體實(shí)施方式中，電阻29可選取阻值為數(shù)十歐姆的，它阻值的大小與所述線圈1的匝數(shù)成正比，如果只作為右手定則演示器并且不接靈敏電流計(jì)時(shí)，電阻29可以不用，此時(shí)本實(shí)用新型右手定則演示器靈敏度將有所提高；本實(shí)用新型右手定則演示器靈敏度很高，特別是在本實(shí)用新型右手定則演示器第一或第二實(shí)施方式中，即是穿過(guò)線圈1中的磁通量有較少的變化，或者說(shuō)線圈1相對(duì)磁場(chǎng)作切割磁力線運(yùn)動(dòng)的速度較慢，也能模擬顯示出導(dǎo)體中感生電流的方向，因此線圈1的匝數(shù)不需要很多，當(dāng)磁場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)線圈1有數(shù)匝甚至一匝也可以；為了使用方便，在上述本實(shí)用新型右手定則演示器第一、第二、第三任何一個(gè)具體實(shí)施方式
中，把感生電流檢測(cè)處理部件2、電源4和線圈1做成一體結(jié)構(gòu)。
由于本實(shí)用新型右手定則演示器耗電量小，可用鈕扣電池供電，雖然鈕扣電池外包裝是導(dǎo)磁性材料，但由于體積較小，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)效果影響不大，當(dāng)用其它電池供電時(shí)，最好不用導(dǎo)磁性材料外包裝的電池。
使用時(shí)，如果按常規(guī)實(shí)驗(yàn)方式演示右手定則，把本實(shí)用新型右手定則演示器用兩根軟線吊在臺(tái)架上使其能自由擺動(dòng)，擺動(dòng)時(shí)能使蹄形磁鐵的一極從線圈1中無(wú)摩擦的穿過(guò)并相對(duì)線圈1運(yùn)動(dòng)，并使其上的模擬顯示感生電流方向的顯示部件3對(duì)著觀察者即可；如果用本實(shí)用新型右手定則演示器演示楞次定律，用磁鐵的一極從其線圈1中穿過(guò)即可；如果用本實(shí)用新型右手定則演示器配合靈敏電流計(jì)演示右手定則、楞次定律或演示左手定則等，只要把線圈1的輸出端與所述感生電流檢測(cè)處理部件2的一個(gè)接線端斷開(kāi)，并用兩根軟導(dǎo)線連接斷開(kāi)的兩端，通過(guò)軟導(dǎo)線把它吊在臺(tái)架使其能自由擺動(dòng)，軟導(dǎo)線的另一端接靈敏電流計(jì)或電源，其它實(shí)驗(yàn)步驟同用現(xiàn)有儀器時(shí)的步驟大致相同，如果作電感偶合實(shí)驗(yàn)，線圈1中最好裝入導(dǎo)磁性材料。
以上所述的僅是本實(shí)用新型右手定則演示器的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干變型和改進(jìn)，比如所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3由發(fā)光二極管12、發(fā)光二極管11構(gòu)成時(shí)，也可以不改變發(fā)光二極管12、發(fā)光二極管11頂端的形狀，而使讓發(fā)光二極管12、發(fā)光二極管11分別作光源，使它們發(fā)出的光分別通過(guò)表示指向一個(gè)方向的透光窗來(lái)模擬顯示導(dǎo)體中感生電流的一個(gè)方向，在這個(gè)變型中也可以用微型電珠代替發(fā)光二極管；所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件3還可顯示與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的其它信息；必要時(shí)感生電流檢測(cè)處理部件2輸出端可經(jīng)過(guò)一級(jí)放大來(lái)驅(qū)動(dòng)模擬顯示感生電流方向的顯示部件；感生電流檢測(cè)處理部件2述可在時(shí)基電路、施密特電路的基礎(chǔ)上做成；所述感生電流檢測(cè)部件2還可在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上做成放大器的形式，這些也應(yīng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1 一種右手定則演示器含有用導(dǎo)線繞成的匝間絕緣的該導(dǎo)線兩端作輸出端的線圈(1)，其特征是還包括感生電流檢測(cè)處理部件(2)、模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)、電源(4)，所述線圈(1)的輸出端與所述感生電流檢測(cè)處理部件(2)的輸入端連接，所述感生電流檢測(cè)處理部件(2)的輸出端與所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)的輸入端連接，所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)在所述線圈(1)的一段導(dǎo)體上，所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)在所述線圈(1)的一段導(dǎo)體上顯示的方向和該段導(dǎo)體中的感生電流的方向相同，所述電源(4)供給所述感生電流檢測(cè)處理部件(2)及所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)的電能使它們正常工作。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的右手定則演示器，其特征是所述感生電流檢測(cè)處理部件(2)采用比較器構(gòu)成的形式，所述的比較器是在運(yùn)算放大器(9)和運(yùn)算放大器(10)的基礎(chǔ)上做成的兩個(gè)比較器組合的形式，所述的運(yùn)算放大器(9)的正向輸入端和運(yùn)算放大器(10)的反向輸入端的連接點(diǎn)作為所述感生電流檢測(cè)處理部件(2)的一個(gè)輸入端與一端接在所述電源(4)的電流輸出端另一端接地的一個(gè)平衡狀態(tài)的惠斯登電橋的兩平衡點(diǎn)之一連接，運(yùn)算放大器(9)的反向輸入端和所述的運(yùn)算放大器(10)的正向輸入端的連接點(diǎn)作為所述感生電流檢測(cè)處理部件的另一個(gè)輸入端與所述的惠斯登電橋的另一平衡點(diǎn)連接；一個(gè)電阻(29)與所述的感生電流檢測(cè)處理部件(2)的輸入端并聯(lián)；所述線圈(1)的輸出的兩接線端分別與感生電流檢測(cè)處理部件(2)的兩個(gè)輸入端連接，所述的運(yùn)算放大器(9)、運(yùn)算放大器(10)的輸出端分別與所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)的輸入端連接。
3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的右手定則演示器，其特征是所述感生電流檢測(cè)處理部件(2)采用比較器構(gòu)成的形式，所述的比較器是在運(yùn)算放大器(9)和運(yùn)算放大器(10)的基礎(chǔ)上做成的兩個(gè)比較器組合的形式，所述的運(yùn)算放大器(9)的正向輸入端和運(yùn)算放大器(10)的反向輸入端的連接點(diǎn)作為所述感生電流檢測(cè)處理部件的一個(gè)輸入端與所述線圈(1)輸出端的一個(gè)接線端連接，運(yùn)算放大器(9)的反向輸入端和所述的運(yùn)算放大器(10)的正向輸入端的連接點(diǎn)作為所述感生電流檢測(cè)處理部件的另一個(gè)輸入端與所述的線圈(1)輸出端的另一接線端連接，所述線圈(1)與所述感生電流檢測(cè)處理部件(2)的一個(gè)輸入端的連接點(diǎn)與串聯(lián)后一端接地另一端接在所述電源(4)的電流輸出端上的電阻(5)和電阻(6)的連接點(diǎn)連接，一個(gè)電阻(29)與所述的感生電流檢測(cè)處理部件(2)的輸入端并聯(lián)；所述的運(yùn)算放大器(9)和運(yùn)算放大器(10)的輸出端分別與所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)的輸入端連接。
4 根據(jù)權(quán)利要求1所述的右手定則演示器，其特征是所述的感生電流檢測(cè)處理部件(2)采用放大器的形式，所述的放大器是把兩個(gè)同極性三極管(14)、三極管(20)的發(fā)射極都接地，三極管(14)、三極管(20)的基極和電源(4)的電流輸出端分別接一電阻(13)、電阻(19)，所述的三極管(14)、三極管(20)的基極作為感生電流檢測(cè)處理部件(2)的輸入端與所述線圈(1)的輸出端分別連接，一個(gè)電阻(29)與所述的感生電流檢測(cè)處理部件(2)的輸入端并聯(lián)，電阻(16)、(22)的一端都接在所述的電源(4)的電流輸出端上，所述電阻(16)、(22)的另一端分別與光耦(15)、光耦(21)中的發(fā)光管的正極連接，所述光耦(15)、光耦(21)中的發(fā)光管的負(fù)極分別與所述的三極管(14)、三極管(20)的集電極連接；電阻(17)、電阻(23)的一端都接在所述的電源(4)的電流輸出端上，電阻(17)、電阻(23)的另一端分別與所述的光耦(15)、光耦(21)中的光電三極管的集電極連接，所述的光耦(15)、光耦(21)中的光電三極管的發(fā)射極分別與三極管(18)、三極管(24)的基極連接，三極管(18)、三極管(24)的發(fā)射極都接地，三極管(18)、三極管(24)的集電極分別接所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)中的發(fā)光二極管(11)、發(fā)光二極管(12)的負(fù)極，所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)中的發(fā)光二極管(11)、發(fā)光二極管(12)的正極分別經(jīng)電阻(11’)、電阻(12’)與所述的電源(4)的電流輸出端連接，所述發(fā)光二極管(11)、發(fā)光二極管(12)分別發(fā)光時(shí)頂端顯示部分的形狀分別是一個(gè)表示指向一個(gè)方向的標(biāo)志，所述發(fā)光二極管(11)顯示的方向和發(fā)光二極管(12)顯示的方向相反；或所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)是由兩組發(fā)光二極管、電阻(11’)、電阻(12’)構(gòu)成，這兩組中的每一組中的發(fā)光二極管按電流在每一個(gè)發(fā)光二極管中流過(guò)的方向都順向聯(lián)接，這兩組發(fā)光二極管的負(fù)端分別接三極管(18)、三極管(24)的集電極，正端分別經(jīng)過(guò)電阻(11’)、電阻(12’)與所述的電源(4)的電流輸出端連接，所述的每一組發(fā)光二極管頂端發(fā)光顯示部分組成的是一個(gè)指向一個(gè)方向的標(biāo)志，所述的兩組發(fā)光二極管其中一組指示的方向和另一組指示的方向相反。
5 根據(jù)權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)所述的右手定則演示器，其特征是所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)由發(fā)光二極管(11)、發(fā)光二極管(12)、電阻(11’)、電阻(12’)構(gòu)成，所述的發(fā)光二極管(11)、發(fā)光二極管(12)的負(fù)極接地，發(fā)光二極管(11)、發(fā)光二極管(12)的正極分別經(jīng)過(guò)電阻(11’)、電阻(12’)與所述感生電流檢測(cè)處理部件(2)的輸出端分別連接，所述發(fā)光二極管(11)、發(fā)光二極管(12)分別發(fā)光時(shí)頂端顯示部分的形狀分別是一個(gè)表示指向一個(gè)方向的標(biāo)志，所述發(fā)光二極管(11)顯示的方向和發(fā)光二極管(12)顯示的方向相反；或所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)是由兩組發(fā)光二極管和電阻(11’)、電阻(12’)構(gòu)成，這兩組中的每一組中的發(fā)光二極管按電流在每一個(gè)發(fā)光二極管中流過(guò)的方向都順向聯(lián)接，這兩組發(fā)光二極管的負(fù)端都接地，正端分別經(jīng)過(guò)電阻(11’)、電阻(12’)后與所述感生電流檢測(cè)處理部件(2)的輸出端分別連接，所述的每一組發(fā)光二極管頂端發(fā)光顯示部分組成的是一個(gè)指向一個(gè)方向的標(biāo)志，所述的兩組發(fā)光二極管其中一組指示的方向和另一組指示的方向相反。
6 根據(jù)權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)所述的右手定則演示器，其特征是所述模擬顯示感生電流方向的顯示部件(3)是液晶器，與液晶顯示器顯示互為相反方向的兩個(gè)方向所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)引線端分別與所述感生電流檢測(cè)處理部件(2)的輸出端連接，液晶顯示器的接地端與所述電源(4)的接地端連接。
7 根據(jù)權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)所述的右手定則演示器，其特征是所述的線圈(1)是空心線圈；或所述線圈(1)是在其空心部分裝有可取出式導(dǎo)磁性材料的實(shí)心線圈；所述的感生電流檢測(cè)處理部件(2)、所述電源(4)和所述的線圈(1)是一體結(jié)構(gòu)。
8 根據(jù)權(quán)利要求5所述的右手定則演示器，其特征是所述的線圈(1)是空心線圈；或所述線圈(1)是在其空心部分裝有可取出式導(dǎo)磁性材料的實(shí)心線圈；所述的感生電流檢測(cè)處理部件(2)、所述電源(4)和所述的線圈(1)是一體結(jié)構(gòu)。
9 根據(jù)權(quán)利要求6所述的右手定則演示器，其特征是所述的線圈(1)是空心線圈；或所述線圈(1)是在其空心部分裝有可取出式導(dǎo)磁性材料的實(shí)心線圈；所述的感生電流檢測(cè)處理部件(2)、所述電源(4)和所述的線圈(1)是一體結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型右手定則演示器涉及一種初、高中物理教學(xué)儀器,它含有線圈,其特征是還包括感生電流檢測(cè)處理部件、模擬顯示感生電流方向的顯示部件,它們順次連接;當(dāng)穿過(guò)它線圈中的磁通量在改變時(shí),能模擬顯示導(dǎo)體中感生電流的方向,當(dāng)用它演示左手定則時(shí)能模擬顯示導(dǎo)體中電流的方向,且都可以不用電流計(jì),由于電流方向能直觀顯示,所以能強(qiáng)化學(xué)生記憶,有利于區(qū)分左、右手定則,彌補(bǔ)了現(xiàn)有電磁學(xué)儀器不能模擬顯示導(dǎo)體中電流方向的缺陷。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2397550SQ9924305
公開(kāi)日2000年9月20日 申請(qǐng)日期1999年11月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月10日
發(fā)明者李應(yīng)起 申請(qǐng)人:李應(yīng)起