[实用新型]法拉第电磁感应定律探究仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学用实验仪器，特别涉及一种用来演示、定量探究法拉第电磁感应定律的实验仪器。

背景技术

法拉第电磁感应定律的主要内容是：当回路的磁通量发生变化时，回路中感应电动势的大小和穿过回路的磁通量变化率成正比。为了让学生对法拉第电磁感应定律进行精确的定量探究，常常需要让学生自己做实验。实验原理：线圈的匝数、面积和磁铁一定，穿过线圈的磁通量的变化率与磁体运动的速度成正比。现有技术中常常是利用永磁体从一定高度自由落下以获得一定的速度穿过回路，在回路上产生电动势，利用数据采集系统对产生的电动势进行实时测量和显示，通过增减永磁体的个数来改变磁通量的变化量，改变永磁体下降的高度来改变磁铁穿过线圈的速度(磁通量的变化率)进行实验。可以让学生很直观地从显示中看到所产生的电动势与各参数变化有关。但是，其实验原理有一个缺点，就是：规格完全一样的磁铁叠加起来，其周围的磁感应强度并不是原来的2倍，磁铁下落高度一定，磁铁穿过线圈的速度就一定，但穿过回路的磁通量变化率却不是2倍，此实验就不能进行精确的定量分析，只能定性或半定量分析。现有技术中没有测量速度的装置，而是应用自由落体的运动学公式 v = 2 gh ]]>推知速度与高度的平方根成正比。由于无法精确确定磁铁运动到什么位置时感应电动势最大，也就无法精确确定高度的起点，高度的确定误差较大。因此，现有技术只能定性，尽多是半定量粗略地研究法拉第电磁感应定律。

发明内容

本实用新型为解决现有法拉第电磁感应定律不能精确定量探究，只能进行定性的分析的不足，提供一种能对法拉第电磁感应定律进行精确定量探究的实验方法。

本实用新型为解决其技术问题提供的技术方案是：法拉第电磁感应定律探究仪，包括数据采集器、电压传感器、速度传感器、计算机、线圈、永久磁铁块和永久磁铁块传送系统；

电压传感器输入端接线圈的两端，将线圈内感应的电压转换为电信号从输出端输出；

数据采集器的输入端接电压传感器的输出端，输出端接计算机的数据总线，将电压传感器上的电信号转换成数字信号；

速度传感器安装在线圈的一侧，其输出端接数据采集器的一个输入端；

计算机通过总线接数据采集器，其中控制总线接数据采集器控制端，地址总线接数据采集器选通信号，数据总线接数据采集器的数据输出端；

线圈竖立在实验台架上，线圈的接头与电压传感器的输入端连接；

一个永久磁铁块传送系统，永久磁铁块固定在该传送系统上，该传送系统穿过线圈，该永久磁铁块传送系统包括传动直流电机、传送带、固定轮，传动直流电机和固定轮固定在所述线圈的两侧，传送带穿过线圈，两端分别与传动直流电机和固定轮连接。

在线圈的一侧还安装有一个速度传感器，该测速传感器可以是一光电门，其输出信号接数据采集器的输入端。

传动带为皮带，皮带上有固定永久磁铁的装置，该传动系统的动力由电动机提供，此电动机为直流电动机，电动机的转速可以通过改变出入电压的变化而改变。

本实用新型由于采用一个皮带传送带带动永久磁铁穿过线圈，可以通过测量或利用直流电机设定传送带的传送速度来确定永久磁铁块穿过线圈的速度，从而定量分析磁铁穿过线圈的速度与所产生的感应电动势之间的关系，通过变换即可定量分析法拉第电磁感应定律所反映的磁通量的变化率与感应电动势成正比。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1：本实用新型信号流程图

图2：本实用新型示意图

图中1永久磁铁块，2线圈，3传送带，4传动直流电机、5固定轮。

具体实施方式

在图1中，当线圈中的磁通量发生变化时，在线圈中产生感应电动势，利用电压传感器将感应电动势的大小传送到数据采集器，数据采集器采集好数据通过计算机进行计算和显示。