[发明专利]一种对比式磁石缓降演示装置

说明书

本发明提出一种对比式磁石缓降演示装置，其包括由7根铝合金”口形”支撑框架组成的支架、四个滚轮，可移动支架、一根带小孔的空心铜管、一根中空且有夹层的的亚克力玻璃管，玻璃管外壁缠有闭合导电膜，导电膜外缠有10个带二极管的电磁线圈、一个带有磁铁的数字显示弹簧、四个同尺寸的强磁铁、两个光电门，配套的数据接收器、另一根铝合金”口形”支撑框架，可固定光电门、三个可接住磁铁的小盒、一个由两个铜环组成的小铜管，组成的对比式磁石缓降演示装置。本发明能够同时允许多人参与演示楞次定律有关的实验，具有较强的互动性、趣味性。

技术领域

本发明属于演示物理仪器制作领域，具体是一种对比式磁石缓降演示装置，可演示楞次定律、自由落体等运动过程。

背景技术

楞次定律（Lenz's law）是一条电磁学的定律，可以用来判断由电磁感应而产生的电动势的方向。它是由俄国物理学家海因里希·楞次（Heinrich Friedrich Lenz）在1834年发现的。楞次定律指感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，又或者说感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。楞次定律是电磁学内容中一个非常重要的物理定律，是高中乃至大学物理教学的重点也是难点，但由于其很抽象,学生难以真正理解其本质, 因此需要研发一款装置简单、参与度高、现象直观的教学仪器，不仅有利于激发学生学习兴趣，还可以提高学生的动手能力。

现有演示楞次定律的实验装置，一般只用铜管来演示，并不能让学生直观观察磁石缓降的过程，且实验内容比较单一，没有对比度，不利于课堂演示和学生的观察，也不能很好地锻炼学生的动手能力和创新能力。又或者现有一些发明专利，只直观演示自由落体和楞次定律的简单现象，不能定量及定性测量，也不利于学生深入了解其物理原理与定律。

发明内容

针对现有技术的不足，为了提供一种更直观显示且便于观察、制作方法简便、演示效果更明显的楞次定律演示装置，本申请人根据多年教学实践经验，提出了一种对比式磁石缓降演示装置。利用本实验仪器可以直观演示铜管磁石缓降，自由落体，以及利用电解质溶液演示楞次定律且每个实验都可单独拆卸及操作，并且利用光电门、数据接收器等电子设备，更精准的测量出强磁铁在空心管中做自由落体以及楞次缓降两种下落过程所用的时间，并计算出相对应的速度等参量。

依据本发明的技术方案，提供一种对比式磁石缓降演示装置，其包括由7根铝合金”口形”支撑框架组成的支架、四个滚轮，可移动支架、一根带小孔的空心铜管、一根中空且有夹层的的亚克力玻璃管，玻璃管外壁缠有闭合导电膜，导电膜外缠有10个带二极管的电磁线圈、一个带有磁铁的数字显示弹簧、四个同尺寸的强磁铁、两个光电门，配套的数据接收器、另一根铝合金”口形”支撑框架，可固定光电门、三个可接住磁铁的小盒、一个由两个铜环组成的小铜管，组成的对比式磁石缓降演示装置。7根铝合金“口形”支撑框架组成的支架中，底部四根以#型固定，其长度均为60cm，#型中的两根横梁固定在竖梁（平行于地面）内侧的中间位置，每个衔接处都用配套螺丝钉固定。两根长为100cm的支撑框（垂直于地面）固定在竖梁上侧中心处，连接处用配套螺丝钉固定。第七根支撑框，长60cm，固定在竖梁（垂直于地面）上方90cm处，且水平方向固定，同样用配套螺丝钉固定，用于固定演示楞次定律的管子;四个滚轮固定在整体支架中的底部竖梁处，每个位置在离端部3cm处；空心铜管竖直固定在上面横梁左侧10cm处；一根中空亚克力管竖直固定在横梁30cm处；一根外壁贴有导电膜且带有夹层的亚克力管竖直固定在衡量右侧10cm处。其中三根管子用可自由拆卸的塑料夹子夹住固定，塑料夹子用金属细丝缠好固定；一个带有磁铁的数字显示弹簧可悬挂在上端横梁空隙处；另一根长100cm的铝合金”口形”支撑框架固定在整体支架中底部横梁三分之处且用螺丝钉固定，可固定光电门；两个光电门用螺丝固定在100cm长的竖直支架上，且两者相距50cm，同时连接配套的数据采集器；三个可接住磁铁的小盒粘贴在整体支架横梁上面，每个盒子相对应一个空心管，用于接收下落的磁铁。