[发明专利]一种验证法拉第电磁感应定律的装置及其实验方法

说明书

一种验证法拉第电磁感应定律的装置及其实验方法，包括直管、磁体、线圈和电流表；所述直管的材料包括导电材料中的非铁磁性材料；所述磁体包括一块以上相同的柱形磁体，底面形状和直管的管口形状相似，底面尺寸不小于直管的内管口尺寸的80%，磁体可在直管内从上管口落到下管口；所述线圈包括一根绝缘导线或中间有抽头的线圈或一个以上的独立线圈；所述线圈和电流表串联成闭合电路。所述电流表包括微安表或毫安表或毫伏表。本发明的突破点是直管采用新材料，应用电磁阻尼原理，使测量数据的可信度高，并解决了“磁体反弹”的难题，本发明装置器材少功能多，操作简单，采购方便，成本优势巨大，便于成果转化应用。

技术领域

本发明属于教学用模型技术领域，具体涉及为一种验证法拉第电磁感应定律的装置及其实验方法。

背景技术

法拉第电磁感应定律是高中物理的一条重要定律，已有的验证法拉第电磁感应定律的技术中，其中一类需要传感器、电脑以及教室多媒体系统支持，经济实力雄厚的高中才会配置，不够直观，许多学生会怀疑电脑绘图的真实性；另一类用电流表或电压表显示，相对比较经济，实验效果参差不齐。不管哪一类，比较多的做法是让磁体在直管内自由下落，直管都采用有机玻璃或塑料等绝缘材料，这种做法的一个问题是，磁体快速落到底端会剧烈反弹，即使装了防震垫，反弹也明显，第二个问题是，不管测量线圈安装在直管底端或中间位置，现象都是电表指针快速偏转一定角度后反转，导致电表的最大示数不容易读取，而且磁体到达线圈的前后，穿过线圈的磁通量变化方向是相反的，产生的感应电动势方向是相反的，这导致测量数据可信度较低，同时反弹影响装置的稳定性并发出噪音。让线圈下落的技术方案也存在同样的问题。希望能找到一种验证法拉第电磁感应定律的装置及实验方法，实验器材简单经济，操作方便，准确性较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种验证法拉第电磁感应定律的装置及其实验方法。

本发明实现其目的采用的技术方案如下。

一种验证法拉第电磁感应定律的装置，其特征在于，包括直管、磁体、线圈和电流表；所述直管的材料包括导电材料中的非铁磁性材料；所述磁体包括一块以上相同的柱形磁体，底面形状和直管的管口形状相似，底面尺寸不小于直管的内管口尺寸的80%，磁体可在直管内从上管口落到下管口；所述线圈包括一根绝缘导线或中间有抽头的线圈或一个以上的独立线圈；所述线圈和电流表串联成闭合电路。

所述直管的材料不限于金属，包括单一的常规材料或复合材料或新型材料。

所述电流表包括微安表或毫安表或毫伏表。

若所述线圈包括一根绝缘导线，每次实验用手将绝缘导线沿直管外壁绕成线圈，线圈的最小匝数为1匝，绝缘导线的最短长度必须满足线圈的匝数为6匝时的需要长度，为便于操作，绝缘导线的长度不超过线圈的匝数为25匝时的需要长度；若所述线圈是中间有抽头的线圈，抽头个数包括1个或2个；若所述线圈是一个独立线圈，则磁体包括两块以上相同的柱形磁体。

一种验证法拉第电磁感应定律的实验方法，包括以下步骤：

把线圈放在平台上，将直管立于线圈的内部，直管的下端可以垫一张保护垫，若线圈是一根绝缘导线，需先按设定匝数将绝缘导线沿直管外壁绕成线圈；

进一步，把线圈和电流表串联成闭合电路；

进一步，在直管的上管口释放磁体，读取磁体在管内下落过程电流表的最大示数；

进一步，改变线圈的匝数，重新在直管的上管口释放磁体，读取下落过程电流表的最大示数。

一种验证法拉第电磁感应定律的实验方法，包括以下步骤：

把线圈放在平台上，将直管立于线圈的内部，直管的下端可以垫一张保护垫，若线圈是一根绝缘导线，需先按设定匝数将绝缘导线沿直管外壁绕成线圈；

进一步，把线圈和电流表串联成闭合电路；

进一步，在直管的上管口释放磁体，读取磁体在管内下落过程电流表的最大示数；