一種楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器，所述儀器包括面板101以及以及面板上的箭頭組102、103、104、105；所述箭頭組102、103、104、105在面板101上鏤空制成；所述箭頭組102、105指示電流方向，至少各包括方向相反的兩個(gè)箭頭；所述箭頭組103、104指示磁場(chǎng)方向，各包括一個(gè)以上的雙向箭頭；所述面板101上還包括線(xiàn)圈圖106，用于表示線(xiàn)圈；所述儀器還包括實(shí)物線(xiàn)圈108，所述面板101上的電路接入實(shí)物線(xiàn)圈108，實(shí)物線(xiàn)圈108放置在小車(chē)107上；所述箭頭組102、103、104、105內(nèi)放置有發(fā)光二極管。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)教具，具體涉及一種楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的探究感應(yīng)電流方向的實(shí)驗(yàn)是利用檢流計(jì)判斷出閉合線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流方向，再用右手螺旋定則判斷出感應(yīng)磁場(chǎng)的方向。操作起來(lái)較復(fù)雜，容易對(duì)學(xué)生理清思路造成干擾，而且實(shí)驗(yàn)比較枯燥，難以吸引學(xué)生興趣。因此有必要提供一種直觀(guān)的實(shí)驗(yàn)教具，使得學(xué)生能夠較好地理解楞次定律，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器，能夠利用指示燈直觀(guān)的指示感應(yīng)電流和感應(yīng)磁場(chǎng)的方向，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作，以解決現(xiàn)有的不直觀(guān)而且操作復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題。
[0004]基于此，本實(shí)用新型提出一種楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器，所述儀器包括面板101以及以及面板上的箭頭組102、103、104、105;所述箭頭組102、103、104、105在面板101上鏤空制成;所述箭頭組102、105指示電流方向，至少各包括方向相反的兩個(gè)箭頭;所述箭頭組103、104指示磁場(chǎng)方向，各包括一個(gè)以上的雙向箭頭；所述面板101上還包括線(xiàn)圈圖106，用于表示線(xiàn)圈;所述儀器還包括實(shí)物線(xiàn)圈108，所述面板101上的電路接入實(shí)物線(xiàn)圈108，實(shí)物線(xiàn)圈108放置在小車(chē)107上;所述箭頭組102、103、104、105內(nèi)放置有發(fā)光二極管。
[0005]其中，所述面板101上的電路包括磁場(chǎng)方向顯示電路1、放大電路2、以及電流方向顯示電路3。
[0006]其中，磁場(chǎng)方向顯示電路I包括兩個(gè)二極管L1、L2，二極管L1、L2并聯(lián);放大電路2，包括電阻Rl、二極管Dl、二極管D2、電阻R2、三極管Ql、三極管Q2，電阻Rl、三極管Ql并聯(lián)后與二極管Dl串聯(lián)，電阻R2、三極管Q2并聯(lián)后與二極管D2串聯(lián)，二極管D1、二極管D2并聯(lián)；電流方向顯示電路3，包括兩個(gè)二極管L3、L4，二極管L3、L4并聯(lián)。
[0007]其中，所述箭頭組103、104為弧形雙向箭頭。
[0008]其中，所述箭頭組102、105與箭頭組103、104中的發(fā)光二極管發(fā)不同顏色的光。
[0009]本實(shí)用新型的一種楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0010](— )儀器上面的紅色發(fā)光箭頭是出現(xiàn)在導(dǎo)線(xiàn)上面指示電流方向，學(xué)生剛開(kāi)始認(rèn)識(shí)電流方向也是用箭頭來(lái)指示電流方向，所以學(xué)生的這種思維很容易觀(guān)察出電流的方向。省去了學(xué)生用靈敏電流計(jì)判斷感應(yīng)電流方向的環(huán)節(jié)，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力。
[0011](二)儀器上面的藍(lán)色放光箭頭制作成弧線(xiàn)更生動(dòng)形象地模擬了磁場(chǎng)方向。這樣學(xué)生通過(guò)藍(lán)色箭頭的方向即可直觀(guān)的判斷感應(yīng)磁場(chǎng)的方向。在楞次定律的探究中，學(xué)生可直觀(guān)的看到在磁鐵與線(xiàn)圈相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)的關(guān)系。省去學(xué)生抽象判斷感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向的環(huán)節(jié)，突破了教學(xué)的難點(diǎn)。
[0012](三)實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)單。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只需打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)即可進(jìn)行操作。
[0013](四)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯直觀(guān)，合適課堂教學(xué)演示。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的電路圖；
[0016]圖3是本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)物演示圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的一種使用示意圖；
[0018]圖5為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的另一種使用示意圖；
[0019]圖6為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的磁鐵N極插入的使用示意圖；
[0020]圖7為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的磁鐵N極拔出的使用示意圖；
[0021 ]圖8為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的磁鐵S極插入的使用示意圖；
[0022]圖9為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的磁鐵S極拔出的使用示意圖；
[0023]圖10為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器所用磁鐵的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】并參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而
[0025]并非要限制本實(shí)用新型的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本實(shí)用新型的概念。
[0026]下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]圖1為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的電路結(jié)構(gòu)示意圖，包括磁場(chǎng)方向顯示電路I，線(xiàn)圈5，放大電路2，以及電流方向顯示電路3，以及開(kāi)關(guān)4，它們順次連接，形成閉合電路。
[0028]結(jié)合圖2，圖2是本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的電路圖，磁場(chǎng)方向顯示電路I包括兩個(gè)二極管L1、L2，二極管L1、L2并聯(lián)。在本實(shí)用新型中，二極管L1、L2只是示例，實(shí)際中可采用多個(gè)二極管來(lái)發(fā)光，以清楚地發(fā)光顯示出磁場(chǎng)方向，所述多個(gè)二極管采用并聯(lián)的形式。
[0029]放大電路2，包括電阻R1、二極管Dl、二極管D2、電阻R2、三極管Ql、三極管Q2，電阻Rl、三極管Ql并聯(lián)后與二極管Dl串聯(lián)，電阻R2、三極管Q2并聯(lián)后與二極管D2串聯(lián)，二極管Dl、二極管D2并聯(lián)，再與線(xiàn)圈LOOP串聯(lián)。
[0030]電流方向顯示電路3包括兩個(gè)二極管L3、L4，二極管L3、L4并聯(lián)。在本實(shí)用新型中，二極管L3、L4只是示例，實(shí)際中可采用多個(gè)二極管來(lái)發(fā)光，以清楚地發(fā)光顯示出磁場(chǎng)方向，所述多個(gè)二極管采用并聯(lián)的形式。
[0031]二極管1^1、1^、1^3、1^4均為發(fā)光二極管，其中1^1、1^發(fā)同樣顏色的光，如藍(lán)光江3、1^4發(fā)同樣顏色的光，如紅光。
[0032]本實(shí)用新型中，磁場(chǎng)方向顯示電路I中的二極管發(fā)藍(lán)光，電流方向顯示電路3中的二極管發(fā)紅光。
[0033]圖3是本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)物演示圖。此儀器的面板101采用亞克力板制成，包括一個(gè)電路，面板101上包括箭頭組102、103、104、105。所述面板101采用亞克力板制成，所述箭頭組102、103、104、105在面板101上鏤空制成。所述箭頭組102、105對(duì)應(yīng)于電流方向顯示電路，以指示電流方向，至少各包括方向相反的兩個(gè)箭頭;箭頭組103、104對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)方向顯示電路，以指示磁場(chǎng)方向，各包括一個(gè)以上的雙向箭頭。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，為更好地展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效果，也為更貼切地表示磁場(chǎng)方向，箭頭組103、104最好是用弧形表示。面板1I上還包括線(xiàn)圈圖106，用于模擬線(xiàn)圈。面板1I上的電路接入實(shí)物線(xiàn)圈108，實(shí)物線(xiàn)圈108放置在小車(chē)107上。箭頭組102、103、104、105內(nèi)放置有發(fā)光二極管，用于發(fā)光以顯示電流或磁場(chǎng)方向。
[0034]當(dāng)電路線(xiàn)圈中通有向下方向的電流時(shí)，由右手螺旋定則可知，線(xiàn)圈中的電流所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)方向向右；當(dāng)電路中通有向上方向的電流時(shí)，線(xiàn)圈中的電流所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)的方向向左。
[0035]本實(shí)驗(yàn)儀器應(yīng)用三極管的放大功能及二極管的單向?qū)щ娦?，將線(xiàn)圈中產(chǎn)生的微小電流放大后，分別點(diǎn)亮線(xiàn)圈中電流所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向所在的發(fā)光二極管。將紅色的發(fā)光二極管放進(jìn)被挖空的箭頭方向里面，就能利用紅色的發(fā)光二極管模擬出電流方向。而感應(yīng)磁場(chǎng)方向也是通過(guò)相同的方法藍(lán)色的發(fā)光二極管放進(jìn)被挖空的箭頭里面，就能模擬出磁場(chǎng)的方向。
[0036]如圖4所示，按照電路接入一個(gè)左負(fù)右正的電源，可以看到，箭頭組102中的向左箭頭發(fā)光，箭頭組105中的向上箭頭發(fā)光，表示電流方向；箭頭組103和104中的向左箭頭發(fā)光，表不磁場(chǎng)方向。
[0037]如圖5所示，按照電路接入一個(gè)左正右負(fù)的電源時(shí)，可以看到，箭頭組102中的向右箭頭發(fā)光，箭頭組105中的向下箭頭發(fā)光，表示電流方向；箭頭組103和104中的向右箭頭發(fā)光，表;^磁場(chǎng)方向O
[0038]圖6為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的磁鐵N極插入的使用示意圖。在圖6-9中所用的磁鐵如圖10所示，圖10所示為磁鐵的示意圖，從圖中可以看出，磁鐵上有一箭頭(在圖6-9中未示出)，由S極指向N極，表示磁場(chǎng)方向，所述箭頭方向與磁鐵磁場(chǎng)方向一致。在該實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)中的實(shí)物線(xiàn)圈接入面板101，形成閉合電路。此時(shí)將磁鐵的N極插入線(xiàn)圈(圖中磁鐵下方的箭頭表示磁鐵運(yùn)動(dòng)方向)，可以看到，在試驗(yàn)中，小車(chē)一直與磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向保持一致。由圖6的實(shí)驗(yàn)中可知，磁鐵磁場(chǎng)方向向右，由箭頭組103所示的感應(yīng)磁場(chǎng)方向向左，由此可知當(dāng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)磁場(chǎng)方向與磁鐵磁場(chǎng)方向相反，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻礙磁鐵磁量的增加。
[0039]圖7為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的磁鐵N極拔出的使用示意圖。圖中磁鐵下方的箭頭表示磁鐵運(yùn)動(dòng)方向，可以看到，在試驗(yàn)中，小車(chē)一直與磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向保持一致。在該實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)中的實(shí)物線(xiàn)圈接入面板101，形成閉合電路。此時(shí)將磁鐵的N極拔出線(xiàn)圈(圖中磁鐵下方的箭頭表示磁鐵運(yùn)動(dòng)方向)，可以看到，在試驗(yàn)中，小車(chē)一直與磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向保持一致。由圖7的實(shí)驗(yàn)中可知，磁鐵磁場(chǎng)方向向右，由箭頭組103所示的感應(yīng)磁場(chǎng)方向向右，由此可知當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)磁場(chǎng)方向與磁鐵，磁場(chǎng)方向相同，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻礙磁鐵磁量的減少。
[0040]圖8為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的磁鐵S極插入的使用示意圖。圖中磁鐵下方的箭頭表示磁鐵運(yùn)動(dòng)方向，可以看到，在試驗(yàn)中，小車(chē)一直與磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向保持一致。在該實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)中的實(shí)物線(xiàn)圈接入面板101，形成閉合電路。此時(shí)將磁鐵的S極插入線(xiàn)圈(圖中磁鐵下方的箭頭表示磁鐵運(yùn)動(dòng)方向)，可以看到，在試驗(yàn)中，小車(chē)一直與磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向保持一致。由圖8的實(shí)驗(yàn)中可知，磁鐵磁場(chǎng)方向向左，由箭頭組103所示的感應(yīng)磁場(chǎng)方向向右，由此可知當(dāng)磁通量減少時(shí)，感應(yīng)磁場(chǎng)方向與磁鐵磁場(chǎng)方向相反，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻礙磁鐵磁量的增加。
[0041]圖9為本實(shí)用新型的楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器的磁鐵S極拔出的使用示意圖。圖中磁鐵下方的箭頭表示磁鐵運(yùn)動(dòng)方向，可以看到，在試驗(yàn)中，小車(chē)一直與磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向保持一致。在該實(shí)驗(yàn)中，小車(chē)中的實(shí)物線(xiàn)圈接入面板101，形成閉合電路。此時(shí)將磁鐵的S極拔出線(xiàn)圈(圖中磁鐵下方的箭頭表示磁鐵運(yùn)動(dòng)方向)，可以看到，在試驗(yàn)中，小車(chē)一直與磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向保持一致。由圖9的實(shí)驗(yàn)中可知，磁鐵磁場(chǎng)方向向左，由箭頭組103所示的感應(yīng)磁場(chǎng)方向向左，由此可知當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)磁場(chǎng)方向與磁鐵磁場(chǎng)方向相同，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)要阻礙磁鐵磁量的減少。
[0042]將磁鐵分別插入或拔出線(xiàn)圈，觀(guān)察在磁鐵插入和拔出線(xiàn)圈的過(guò)程中，總結(jié)感應(yīng)磁場(chǎng)方向、感應(yīng)電流方向與磁通量的變化量、原磁場(chǎng)的方向的關(guān)系，再結(jié)合磁鐵接近遠(yuǎn)離小車(chē)時(shí)小車(chē)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而體現(xiàn)“阻礙”，即得到楞次定律。
[0043]當(dāng)磁鐵向前運(yùn)動(dòng)插入閉合線(xiàn)圈中時(shí)，閉合線(xiàn)圈中原磁通量增加，根據(jù)楞次定律閉合線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相反反向的感應(yīng)磁場(chǎng)。根據(jù)磁場(chǎng)之間的關(guān)系:同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引。兩個(gè)磁極由于同向而排斥也就是產(chǎn)生力的作用。線(xiàn)圈又剛好固定在車(chē)上，就帶動(dòng)了小車(chē)“排斥”，跟著磁鐵向前運(yùn)動(dòng)。而當(dāng)磁鐵向后運(yùn)動(dòng)拔出線(xiàn)圈時(shí)，這時(shí)兩個(gè)磁極反向而吸引，小車(chē)就要跟著磁鐵向后運(yùn)動(dòng)。通過(guò)該部分實(shí)驗(yàn)，既可以用于剛開(kāi)始的新課引入激發(fā)興趣，也可以用在對(duì)楞次定律的“阻礙”的理解:當(dāng)磁通量增加時(shí)，感應(yīng)磁場(chǎng)要阻礙磁通量的增加，就要讓小車(chē)跟著向前不讓磁通量增加。而磁通量減少時(shí)，感應(yīng)磁場(chǎng)要阻礙磁通量的減少，就要讓小車(chē)跟著向后運(yùn)動(dòng)不讓磁通量減少。
[0044]應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型的上述【具體實(shí)施方式】?jī)H僅用于示例性說(shuō)明或解釋本實(shí)用新型的原理，而不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。因此，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本實(shí)用新型所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種楞次定律實(shí)驗(yàn)儀器，所述儀器包括面板(101)以及以及面板上的第一箭頭組(102)、第二箭頭組(103)、第三箭頭組(104)、第四箭頭組(105);所述第一箭頭組(102)、第二箭頭組(103)、第三箭頭組(104)、第四箭頭組(105)在面板(101)上鏤空制成； 所述第一箭頭組(102)、第四箭頭組(105)指示電流方向，至少各包括方向相反的兩個(gè)箭頭；所述第二箭頭組(103)、第三箭頭組(104)指示磁場(chǎng)方向，各包括一個(gè)以上的雙向箭頭;所述面板(101)上還包括線(xiàn)圈圖(106); 所述儀器還包括實(shí)物線(xiàn)圈(108)，所述面板(101)上的電路接入實(shí)物線(xiàn)圈(108)，實(shí)物線(xiàn)圈(108)放置在小車(chē)107上； 所述第一箭頭組(102)、第二箭頭組(103)、第三箭頭組(104)、第四箭頭組(105)內(nèi)放置有發(fā)光二極管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)儀器，所述面板(101)上的電路包括磁場(chǎng)方向顯示電路(I)、放大電路(2)、以及電流方向顯示電路(3)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)驗(yàn)儀器，磁場(chǎng)方向顯示電路(I)包括二極管L1、L2，二極管L1、L2并聯(lián)； 放大電路(2)，包括電阻Rl、二極管Dl、二極管D2、電阻R2、三極管Ql、三極管Q2，電阻Rl、三極管Ql并聯(lián)后與二極管Dl串聯(lián)，電阻R2、三極管Q2并聯(lián)后與二極管D2串聯(lián)，二極管Dl、二極管D2并聯(lián)； 電流方向顯示電路(3)，包括二極管L3、L4，二極管L3、L4并聯(lián)。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的實(shí)驗(yàn)儀器，所述第二箭頭組(103)、第三箭頭組(104)為弧形雙向箭頭。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的實(shí)驗(yàn)儀器，所述第一箭頭組(102)、第四箭頭組(105)與第二箭頭組(103)、第三箭頭組(104)中的發(fā)光二極管發(fā)不同顏色的光。
【文檔編號(hào)】G09B23/18GK205564093SQ201520987850
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2015年12月2日
【發(fā)明人】梁檢初, 蘇縵, 何婉芬, 葉凡, 馮碩
【申請(qǐng)人】惠州學(xué)院