专利名称：法拉第电磁感应实验器的制作方法
技术领域：
法拉第电磁感应实验器技术领域[0001]本实用新型涉及一种法拉第电磁感应实验器，属于教学实验用具技术领域。
技术背景[0002]目前，公知的高中物理教学中一直缺乏能够直接归纳出电磁感应定律的教学实 验。教材上一般的说法是经过大量精确实验总结出，电路中感应电动势的大小，跟穿过这 一电路的磁通量变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律，公式表述为Ε = ηΔ Φ/At =nBLvo[0003]由于缺乏实验基础，学生接受这个定律缺乏必要的感性认识。硬性地给出结论，会 使学生失去探究科学的兴趣。即使有试图通过实验来验证这个结论的，也只是将人工缠绕 的线圈固定后与电压表或电压传感器相连接，使磁铁下落并穿过线圈，然后通过电压表指 针的偏转或电压传感器的波形变化确定感应电动势的大小。通过更换不同匝数的线圈，改 变磁铁的数量或改变磁铁下落的高度来总结法拉第电磁感应定律。这样的实验所得到的实 验结果不能实时精确的记录数据，所以只能完成定性测量，不能定量得出感应电动势与相 关某一参量成正比关系。并且这种实验方法繁琐、操作不严谨，使得实验缺少说服力。发明内容[0004]本实用新型针对现有法拉第电磁感应实验中存在的不足，提供一种计数精确、操 作简单、能够直观的观测到实验现象的法拉第电磁感应实验器。[0005]本实用新型的法拉第电磁感应实验器采用以下技术解决方案[0006]该法拉第电磁感应实验器包括底座、线框、线框滑轨、光电门传感器、光电门支架、 磁铁、磁铁架和功能杆；线框滑轨、光电门支架和磁铁架均安装在底座上，线框安装在线框 滑轨的轨道上，光电门传感器安装在光电门支架上，磁铁固定安装在磁铁架上；底座内安装 有信号采集器，信号采集器中设置有USB座、英式插座和连接导线，英式插座通过信号线与 光电门传感器连接；线框内缠绕有线圈，线框外侧安装有一组接线柱，接线柱与信号采集器 中的连接导线相连；功能杆安装在线框上。[0007]底座的两侧均设置有滑槽，线框滑轨和光电门支架通过装入滑槽内的螺栓安装在 底座上。[0008]底座上位于线框的下方设有缓冲装置，用来降低线框下落时对底座的冲击力。[0009]功能杆一端为挡光部，一端为手柄部。[0010]光电门传感器采用中国专利文献CN201352358公开的《一种滴定计数器》中所述 的光电门传感器。[0011]本实用新型的法拉第电磁感应实验器的实验过程如下[0012]将USB座通过USB通讯线连接计算机，然后手持功能杆的手柄部使线框从某一高 度下落。当功能杆挡光部经过光电门传感器时，光电门传感器自动记录挡光的时间，信号 采集器同时采集挡光时间和感应电动势。如此反复使线框从不同高度下落，得到多组感应电动势(E)与速度(ν)的数据。由于在实验过程中磁铁强度及线框长度不变，即公式E = nBLv中的B与L不变，可通过控制变量法探究感应电动势与速度的关系。将连接导线插接 接线柱，以同样的方法使线框下落，点击计算机法拉第实验软件中的拟合工具，法拉第实验 软件中出现多条关于感应电动势(E)与速度(ν)的过原点的直线，在同一速度下比较多个 感应电动势的数值，即可验证感应电动势(E)与匝数(η)的正比关系。[0013]本实用新型通过光电门传感器自动记录当前的挡光时间并通过软件计算出速度， 采集器同时采集挡光时的感应电动势，计数同步且准确。线框从不同的高度下落，通过直线 拟合的方式直观实时的反映当前感应电动势与速度变化的关系。通过插拔接线柱来改变线 圈匝数，计算机软件就能够绘制不同匝数线圈对感应电动势的影响，使操作更简洁方便。
[0014]图1是本实用新型的整体结构示意图。[0015]图2是本实用新型中线框的侧面结构示意图。[0016]图3是本实用新型的底座底面结构示意图。[0017]图中1、光电门传感器，2、螺栓，3、光电门支架，4、螺栓，5、磁铁架，6、磁铁，7、缓冲 装置，8、USB座，9、底座，10、线框滑轨，11、接线柱，12、线框，13、功能杆，14、线圈，15、滑槽， 16、穿线孔，17、英式插座，18、信号采集器。
具体实施方式
[0018]如图1所示，本实用新型包括底座9、线框12、线框滑轨10、光电门支架3、光电门 传感器1、磁铁架5、磁铁6和功能杆13。底座9的两侧均设置有滑槽15 (参见图幻，线框滑 轨10和光电门支架3通过螺栓4安装在底座9上，两者的位置可通过调节滑槽15内螺栓 4的位置来调节。底座9中设有穿线孔16，在底座9的上表面位于线框12的下方设有缓冲 装置7，以用来降低线框12下落时对底座9的冲击力。底座9内安装信号采集器18，信号 采集器18中设置有USB座8、英式插座17和连接导线。USB座8通过USB线连接计算机， 英式插座17通过信号线连接光电门传感器1。信号采集器18同时采集感应电动势和光电 门传感器1挡光的数据，并将数据送入计算机进行数据处理。[0019]线框12安装在线框滑轨10的轨道上，可沿线框滑轨10上下滑动。如图2所示， 线框12内缠绕有线圈14，线框12外侧安装有连接不同匝数线圈的多个接线柱11，接线柱 11与信号采集器18中的连接导线相连。线框12上还固定安装有功能杆13，功能杆13 — 端为挡光部，一端为手柄部，挡光部的作用是做挡光用，手柄部用于提起线框12使其在线 框滑轨10内滑动。[0020]光电门传感器1通过螺栓2固定安装在光电门支架3上。[0021]磁铁架5安装在底座9上，磁铁6固定安装在磁铁架5上。[0022]使用时，将USB数据线一端连接计算机，另一端连接法拉第电磁感应实验器的USB 座8 ；信号线一端连接光电门传感器1，另一端穿过穿线孔16连接法拉第电磁感应实验器的 英式插座17。打开计算机中的法拉第实验软件，点击调零和记录数据按钮，然后手持功能杆 13 (手柄的一端)使线框12从某一高度下落，如此反复使线框12从不同高度下落，即可得 到多组感应电动势(E)与速度(ν)的数据。将连接导线插接不同的接线柱11，以同样的方4法使线框12下落，点击法拉第实验软件中绘线工具，则法拉第实验软件中出现多条关于感 应电动势(E)与速度(ν)的过原点的直线，通过分析实验数据，从而验证感应电动势(E)与 速度(ν)和感应电动势(E)与匝数(η)的正比关系。
权利要求1.一种法拉第电磁感应实验器，包括底座、线框、线框滑轨、光电门传感器、光电门支 架、磁铁、磁铁架和功能杆；其特征是线框滑轨、光电门支架和磁铁架均安装在底座上，线 框安装在线框滑轨的轨道上，光电门传感器安装在光电门支架上，磁铁固定安装在磁铁架 上；底座内安装有信号采集器，信号采集器中设置有USB座、英式插座和连接导线，英式插 座通过信号线与光电门传感器连接；线框内缠绕有线圈，线框外侧安装有一组接线柱，接线 柱与信号采集器中的连接导线相连；功能杆安装在线框上。
2.根据权利要求1所述的法拉第电磁感应实验器，其特征是所述底座的两侧均设置 有滑槽，线框滑轨和光电门支架通过装入滑槽内的螺栓安装在底座上。
3.根据权利要求1所述的法拉第电磁感应实验器，其特征是所述底座上位于线框的 下方设有缓冲装置。
4.根据权利要求1所述的法拉第电磁感应实验器，其特征是所述功能杆一端为挡光 部，一端为手柄部。
专利摘要本实用新型提供了一种法拉第电磁感应实验器，包括底座、线框、线框滑轨、光电门传感器、光电门支架、磁铁、磁铁架和功能杆；线框滑轨、光电门支架和磁铁架均安装在底座上，线框安装在线框滑轨的轨道上，光电门传感器安装在光电门支架上，磁铁固定安装在磁铁架上；底座内安装有信号采集器，信号采集器中设置有USB座、英式插座和连接导线，英式插座通过信号线与光电门传感器连接；线框内缠绕有线圈，线框外侧安装有一组接线柱，接线柱与信号采集器中的连接导线相连；功能杆安装在线框上。本实用新型计数同步且准确，操作简洁方便，能够直观的观测到实验现象。
文档编号G09B23/18GK201820384SQ201020569120
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月21日 优先权日2010年10月21日
发明者冯容士, 李鼎, 陈开云 申请人:山东省远大网络多媒体股份有限公司