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电磁铁磁性强弱实验仪

作者:admin日期:2017/07/03 18:16

技术领域:本实用新型涉及一种物理教学仪器,具体为电磁铁磁性强弱实验仪。

背景技术

现有中学物理教学中,需要通过实验探究得出影响电磁铁磁性强弱的因素,课本推荐的实验方案如图1所示,用导线10将电磁铁1与电源6、电流表7、开关8、滑动变阻器9串联在电路中,在电磁铁1的上方放置有悬挂的铁块2,铁块2与弹簧3连接后挂接在支架5的横杆4上,通过弹簧3伸长的长度来探测电磁铁1的磁性强弱。调节滑动变阻器9,改变电流的大小,可研究电磁铁磁性与电流大小的关系,改变接入电路中的线圈匝数,可研究电磁铁磁性与线圈匝数间的关系。

该实验存在的明显缺陷是,受弹簧伸长长度的限制,电磁铁的磁性强弱未必能通过弹簧3伸长的长度反映出来,也就是说,弹簧3伸长的长度仅能反映出电磁铁在很窄范围内的磁性强弱变化,原因是:当电磁铁的磁性较弱时,弹簧的伸长几无变化,需要降低铁块及弹簧的位置来感受磁力;若电磁铁的磁性较强,当铁块2下移接触到电磁铁后,弹簧已无伸长的空间,此时,若磁性再增强,需将铁块及弹簧的位置调高。在实验过程中,需要多次调整铁块及弹簧的高度,操作很麻烦;特别是现有实验室电源在输出强电流时,输出时间稍长(如大于8秒),就会自动保护断电,根本没有调整高度的时间。

因此,该实验需要在电磁铁1、弹簧3的倔强系数、弹簧3的悬挂高度、铁块2的重力、电源6的输出电压、滑动变阻器9滑片所在位置等各种技术参数的相互配套,才能在磁性强弱变化的很窄范围内勉强完成实验。但是,上述各器材均为实验室的组装器材,难以选择出相互配套的器材,实验难度大,效果差。

要想明显反映出电磁铁的磁性与电流大小、与线圈匝数间的关系,要在较大的变化范围内改变电磁铁的磁性强弱,并要通过弹簧较大的长度变化范围反映出来,上述现有实验显然不能提供弹簧伸长的较大空间,现象不明显,实验缺乏说明力。

实用新型内容

为解决现有技术存在的问题,本实用新型提供一种电磁铁磁性强弱实验仪,要求弹簧具有足够长的伸长空间,以反映出电磁铁在很宽范围内的磁性强弱变化,从而现象明显地说明电磁铁的磁性强弱与电流大小、与线圈匝数间的关系。

本实用新型所采用的技术方案是:一种电磁铁磁性强弱实验仪,包括电磁铁、可被电磁铁的磁性吸引的铁片、与铁片相连的测力装置、和支架,其特征在于:所述测力装置由弹簧、指针、和面板构成,所述弹簧的下端挂接所述铁片,所述弹簧的上端悬挂在拉绳的一端,所述拉绳绕过定滑轮后的另一端为拉手端,所述定滑轮悬空固定在支架上,所述面板上标记有指示力大小的刻度值。

所述面板可以上下移动地活动连接在支架上。

实验原理是:在电磁铁通电的实验过程中,手持拉绳的拉手端,逐渐增大拉力,直至将铁片拉离电磁铁,读出铁片离开电磁铁时的最大拉力,力越大,表明电磁铁吸合铁片的力越大,说明电磁铁的磁性越强;改变电流大小、以及线圈的匝数,重做上述实验操作,测出多个最大拉力的值,可以直观地比较得出电磁铁的磁性强弱与电流大小、与线圈匝数间的关系。

本实用新型的有益效果是:测出将铁片拉离电磁铁时的最大拉力,也就是用电磁铁与铁片之间的最大吸合力来表示磁性的强弱,原理浅显,学生易于理解。弹簧上方可以预留较长的伸长空间,测量范围大,电磁铁磁性强弱在很宽范围内的幅度变化均能得到明确地显示,现象明显,实验成功率高,效果显著。面板在支架上的高低位置可调,可以在通电前将指针读数调零,操作及读数都很方便。

附图说明

图1是现有技术的实验装置图;

图2是本实用新型的结构示意图;

图中:电磁铁1,铁块2,弹簧3,横杆4,支架5,电源6,电流表7,开关8,滑动变阻器9,导线10,铁芯11,铁片12,指针13,面板14,定滑轮15,拉绳16,拉手端17。

具体实施方式

如图2所示,电磁铁1放置在支架5的底板上,支架5上方的横杆4上固定有定滑轮15,拉绳16绕过定滑轮15后左端悬挂有弹簧3,拉绳16右端为拉手端17。弹簧3上设有指针13,支架5上竖向地连接有面板14,面板14上标记有指示力的大小的刻度值。

为读数方便,通电前可将指针读数调零,需要面板14可上下移动地活动连接在支架5上,比如采用滑槽式螺栓连接,因该连接方式为现有技术,故图中未详细绘出。