[发明专利]一种智能动生电动势实验器

说明书

本发明公开了一种智能动生电动势实验器，接近开关、左支撑板、角度分度盘、接线柱、线圈收紧装置、线圈支撑板、高斯计、感应线圈、皮带、电磁铁、控制器、右支撑板、连接杆、步进电机、微电压传感器、数据采集器和电脑；该实验器分别采用电磁铁、角度分度盘、感应线圈、步进电机和控制器等验证感应电动势E与磁感应强度B、磁感应线与感应线圈的夹角θ、导线切割磁感应线的长度L、速度V的关系，帮助学生深度理解法拉第电磁感应定律，误差不超过5%。

技术领域

本发明涉及一种智能动生电动势实验器，具体涉及一种运用控制变量法验证动生电动势的物理实验仪器，属于物理实验仪器技术领域。

背景技术

目前的高中物理教学，特别是在讲解法拉第电磁感应定律时，主要依附于理论上的讲解，很少有通过实验进一步的帮助学生巩固相关知识。目前关于动生电动势的实验器材大多数使用自由落体获得速度，因此速度难以控制且无法获得恒定的速度，另外做切割磁场线运动的时间太短，很难准确的测量感应电动势E。在高中物理教学中需要一个能够验证动生电动势的实验仪器，来帮助学生深度理解法拉第电磁感应定律。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种智能动生电动势实验器，该实验器能够运用控制变量法验证动生电动势E与B、L、V及θ的关系，帮助学生深度理解法拉第电磁感应定律。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种智能动生电动势实验器，包括两个接近开关、左支撑板、角度分度盘、十二个接线柱、十二个线圈收紧装置、线圈支撑板、高斯计、感应线圈、皮带、电磁铁、控制器、右支撑板、三个连接杆、步进电机、微电压传感器、数据采集器和数据分析器；

角度分度盘上有十一个大小相同的定位孔和一个半圆环形槽，且十一个定位孔与半圆环形槽构成一个圆圈，相邻两个定位孔的圆心与角度分度盘的圆心形成的角度为15度；角度分度盘固定于左支撑板右侧的上部中间，且左支撑板上有十四个与前述定位孔大小相同的定位孔，十四个定位孔构成一个与角度分度盘上圆圈大小相同的圆圈，其中有十三个定位孔，相邻两个定位孔的圆心与十四个定位孔构成的圆圈的圆心形成的角度为15度，且左支撑板最顶端的定位孔与角度分度盘的十一个定位孔相配合，左支撑板最底端的定位孔与角度分度盘的半圆环形槽相配合，使磁感应线与切割磁场线的导线的夹角0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°之间切换；

线圈支撑板的两端分别与角度分度盘、右支撑板左侧接触，感应线圈包括三组闭环线圈和三组开环线圈，且闭环线圈和开环线圈均绕制在线圈支撑板的其中一个侧面上，高斯计固定于该侧面上，该侧面与角度分度盘的其中一条直径位于同一平面上；十二个接线柱中，其中有六个接线柱固定于角度分度盘上，其他六个固定于右支撑板左侧，与角度分度盘上的接线柱相对设置，每个接线柱上均设有一个线圈收紧装置；闭环线圈和开环线圈的两端与接线柱连接；接线柱与微电压传感器连接，微电压传感器、高斯计分别与数据采集器连接，数据采集器与数据分析器连接；

左支撑板、右支撑板大小相同，且左支撑板右侧与右支撑板左侧相对设置，三个连接杆的两端均分别固定于左支撑板、右支撑板上，其中一个连接杆的两端分别固定于左支撑板底部中间、右支撑板底部中间，另外两个连接杆位于线圈支撑板下方，且相互平行；

电磁铁呈U型，U型底部设置在相互平行的两个连接杆上，且U型两侧的高度高于线圈支撑板的最大高度；皮带设置于相互平行的两个连接杆中间，带动电磁铁进行左右往返运动；两个接近开关分别设置于左支撑板右侧、右支撑板左侧，与电磁铁底部位于同一高度，电磁铁底部设有感应铁片，接近开关感应到感应铁片时，发送信号至控制器，控制器控制步进电机带动皮带运动，使皮带带动电磁铁往远离该接近开关的方向运动；电磁铁与电源连接。

作为本发明的一种优选方案，所述控制器包括arduino处理器和电机驱动，arduino处理器与接近开关连接，arduino处理器与电机驱动连接，电机驱动与步进电机连接。