[实用新型]安培力定量分析数字化实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验仪器，特别涉及一种用于演示和验证安培力的各个物理量的定量关系。

背景技术

安培力是高中电磁学中的一个重要章节，现有的安培力实验通过将金属棒放置在导轨上，设有垂直和覆盖导轨的磁场，给金属棒通电，金属棒便会沿着导轨的方向运动，当金属棒的受力方向与导轨的方向不是垂直的情况下，由于受到导轨的限制作用，金属棒依然沿着导轨的方向运动，此时金属棒的运动方向与实际的安培力的方向不一致，固现有实验只能简单验证安培力的存在，而不能验证安培力的实际方向和大小。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种安培力定量分析数字化实验仪，能够直观演示安培力的方向、显示安培力的大小、结构简单的和操作方便的特点。

本实用新型的技术方案为：

一种安培力定量分析数字化实验仪，包括两块条形磁铁、导体和与所述导体连接的直流电源，两块所述条形磁铁水平相对设置，中间留有允许所述导体自由穿过的间隙，两块所述条形磁铁的两个相对的面的磁极相反。

所述条形磁铁可以为钕铁硼的条形磁铁。

所述直流电源可以为电容，所述电容配有为其充电的直流供电装置。

本实用新型还可以设有两个电极，所述导体的两端分别与两个所述电极活动连接，两个所述电极通过导线与电容连接。

所述电极可以为弯折的板状电极。

优选的，所述导体为金属棒。

所述金属棒可以为空心的铜管。

优选的，所述导体为线圈。

本实用新型还可以设有用于测量安培力的电子称，所述线圈挂在所述电子称的挂钩上，所述电子称的挂钩的测量方向在竖直方向上。

本实用新型还可以设有电流表，所述电流表与所述线圈串联。

本实用新型的有益效果为：

（1） 取消了导轨，直接将导体水平设置在水平方向的磁场里，不论其与磁场的角度关系，给导体通入直流电，导体便会受到安培力的作用，安培力的方向垂直于磁场方向和直流电方向所决定的平面，由于导体水平设置，则导体中的电流在水平方向上，由于磁场方向也在水平方向上，所以导体受到的安培力的方向在竖直方向上，控制直流电的方向使得导体所受的安培力竖直向上，另外导体还受到竖直向下的重力，控制直流电的电流大小使得向上的安培力大于向下的重力，导体受到安培力和重力的合力向上运动，便可直观显示安培力的方向。

（2）  导体放置在电极上，采用超级电容作为电源，能够瞬时提供高电流，当导体与电极连通时形成回路，导体便会受到向上的安培力，较高的电流使得导体受到的安培力足够大，导体便会向上运动与电极分离，分离后的导体上便没有了电流，安培力消失，金属棒受到自身的重力的影响减速为零后向下运动，掉落到挂钩上，重新形成回路，金属棒上带有电流，以此往复循环，便能直观的看到金属棒在竖直方向上的跳动。

（3）  圈作为导体使得电流重复单向穿过磁场，间接增大穿过磁场的总电流，使得线圈受到的安培力增大，便于测量安培力的大小。

（4）  电子称的设置，便于测量安培力的具体的数值和验证安培力的各个物理量之间的关系。

（5）  设置电流表，显示电流的数值，方便验证安培力各个物理量之间的关系。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施方式；

图2是本实用新型的局部俯视图；

图3是本实用新型的另一种实施方式；

图4是电流与安培力的关系的坐标图；

图5是线圈长度与安培力的关系的坐标图；

图6是角度正弦值与安培力的关系的坐标图；

图7是磁感应强度与安培力的关系的坐标图。

具体实施方式

参见图1和图2，本实用新型涉及一种安培力定量分析数字化实验仪，包括两块条形磁铁1、导体和与所述导体连接的直流电源3，两块所述条形磁铁水平相对设置，中间留有允许所述导体自由穿过的间隙，两块所述条形磁铁的两个相对的面的磁极相反。两块条形磁铁可用一块U型磁铁代替，直接将导体水平设置在水平方向的磁场里，不论其与磁场的角度关系，给导体通入直流电，导体便会受到安培力的作用，安培力的方向垂直于磁场方向和直流电方向所决定的平面，由于导体水平设置，则导体中的电流在水平方向上，磁场方向也在水平方向上，所以导体受到的安培力的方向在竖直方向上，控制直流电的方向使得导体所受的安培力竖直向上，另外导体还受到竖直向下的重力，控制直流电的电流大小使得向上的安培力大于向下的重力，导体受到安培力和重力的合力向上运动，便可直观显示安培力的方向。