本實(shí)用新型屬于物理教學(xué)演示儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種應(yīng)用于初中、高中物理學(xué)科中電與磁章節(jié)的左手定則及電磁感應(yīng)演示器。

背景技術(shù)：

初中、高中物理學(xué)科電與磁章節(jié)中，教學(xué)大綱要求學(xué)生掌握磁場(chǎng)方向、通電導(dǎo)體中的電流方向和通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向，以及三者的辯證關(guān)系。涉及到方向的概念，如不借助教學(xué)演示儀器，單憑語(yǔ)言或手勢(shì)教學(xué)的話，學(xué)生往往不容易掌握?，F(xiàn)有的教學(xué)演示儀器，應(yīng)用蹄形磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)，至使通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的軌跡太短，且容易變形，現(xiàn)象不明顯；此外，電流方向的改變只能靠教師指出，而且改變電流方向要由教師去改接電源正負(fù)極來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，借助現(xiàn)有的教學(xué)演示儀器教學(xué)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不能激發(fā)學(xué)生的興趣，授課效果較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種左手定則及電磁感應(yīng)演示器，通過(guò)此教學(xué)儀器的展示、演示和教師的講解，能夠讓學(xué)生牢固地掌握磁場(chǎng)方向、通電導(dǎo)體中的電流方向和通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向，以及三者的辯證關(guān)系。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：左手定則及電磁感應(yīng)演示器，包括永磁體，由直流電源、軌道和置于磁場(chǎng)中的活動(dòng)導(dǎo)體構(gòu)成的左手定則演示閉合回路，以及由靈敏電流計(jì)和置于磁場(chǎng)中的電感線圈構(gòu)成的電磁感應(yīng)演示閉合回路；所述左手定則演示閉合回路中還設(shè)有電流方向指示燈，所述軌道和活動(dòng)導(dǎo)體先串連，然后一起與電流方向指示燈并聯(lián)。

作為優(yōu)選方式，所述左手定則演示閉合回路和電磁感應(yīng)演示閉合回路設(shè)置在一電控箱和一演示臺(tái)上；具體地，所述電控箱上設(shè)置有直流電源接線柱；所述演示臺(tái)上設(shè)置有用于插入軌道的兩個(gè)平行設(shè)置的軌道槽，兩個(gè)軌道槽之間設(shè)置有用于插入永磁體的永磁體槽；所述活動(dòng)導(dǎo)體放置于軌道上，且兩者互相垂直；具體地，所述靈敏電流計(jì)旋轉(zhuǎn)設(shè)置于電控箱上，所述電感線圈通過(guò)設(shè)置在電控箱上的一電感線圈接線柱與靈敏電流計(jì)連接。

作為優(yōu)選方式，所述電控箱上還設(shè)有市電接口，市電連接有整流變壓器轉(zhuǎn)換為DC12V2A電源，且電控箱上還設(shè)有市電-直流電轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。

作為優(yōu)選方式，所述軌道為兩根平行設(shè)置的銅條,所述銅條與活動(dòng)導(dǎo)體的接觸處為刃口狀。

作為優(yōu)選方式，所述活動(dòng)導(dǎo)體為銅芯，所述銅芯的兩端設(shè)有彩色限位部。

作為優(yōu)選方式，所述永磁體包括若干塊磁鐵，所述磁鐵的同性磁極面一致地、并列設(shè)置于一鋁槽中，且所述鋁槽的槽口設(shè)有軟鐵。

作為優(yōu)選方式，所述電控箱上還設(shè)有電源及電流方向控制開(kāi)關(guān)，所述電源及電流方向控制開(kāi)關(guān)為在左手定則演示閉合回路中連接的雙刀雙擲船形開(kāi)關(guān)，中間檔為電源斷開(kāi)檔，兩邊檔分別為正接檔和反接檔。

作為優(yōu)選方式，所述電流方向指示燈為箭頭狀，所述箭頭垂直地指向軌道，電流方向指示燈由串聯(lián)連接的二極管和燈泡組成。

作為優(yōu)選方式，所述永磁體的上方還設(shè)有磁場(chǎng)方向指示牌，所述磁場(chǎng)方向指示牌的一端設(shè)有T形板，所述電控箱上設(shè)有與所述T形板匹配的T形槽。

作為優(yōu)選方式，所述軌道槽的兩端均設(shè)有限位柱。

相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型能夠直觀地反應(yīng)磁場(chǎng)方向、導(dǎo)體中的電流方向、導(dǎo)體的受力方向，以及三者的辯證關(guān)系。借助本實(shí)用新型，學(xué)生能夠通過(guò)直觀有趣的實(shí)驗(yàn)，快速認(rèn)識(shí)并掌握左手定則及電磁感應(yīng)原理。形象生動(dòng)，操作方便，還可以親自驗(yàn)證，有很強(qiáng)的直觀演示效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的左手定則演示閉合回路電路原理圖；

附圖中標(biāo)記對(duì)應(yīng)的部件名稱如下：

1-軌道，2-活動(dòng)導(dǎo)體，3-永磁體，4-電感線圈，5-靈敏電流計(jì)，6-電控箱，7-演示臺(tái)，8-直流電源接線柱，9-軌道槽，10-永磁體槽，11-電感線圈接線柱，12-市電接口，13-市電-直流電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，14-電源及電流方向控制開(kāi)關(guān)，15-電流方向指示燈，16-磁場(chǎng)方向指示牌，17-限位柱。～220V50Hz為市電，T為變壓器，D3為整流器，DC12V為直流電源，S1為市電-直流電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，S2為電源及電流方向控制開(kāi)關(guān)，L1、L2為電流方向指示燈，D1、D2為二極管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)介紹，以下文字的目的在于說(shuō)明本實(shí)用新型，而非限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型可按照如下方式實(shí)施，左手定則及電磁感應(yīng)演示器，包括永磁體3，由直流電源、軌道1和置于磁場(chǎng)中的活動(dòng)導(dǎo)體2構(gòu)成的左手定則演示閉合回路，以及由靈敏電流計(jì)5和置于磁場(chǎng)中的電感線圈4構(gòu)成的電磁感應(yīng)演示閉合回路；所述左手定則演示閉合回路中還設(shè)有電流方向指示燈15，所述軌道1和活動(dòng)導(dǎo)體2先串連，然后一起與電流方向指示燈15并聯(lián)。

所述左手定則演示閉合回路和電磁感應(yīng)演示閉合回路設(shè)置在一電控箱6和一演示臺(tái)7上；具體地，所述電控箱6上設(shè)置有直流電源接線柱8；所述演示臺(tái)7上設(shè)置有用于插入軌道1的兩個(gè)平行設(shè)置的軌道槽9，兩個(gè)軌道槽9之間設(shè)置有用于插入永磁體3的永磁體槽10；所述活動(dòng)導(dǎo)體2放置于軌道1上，且兩者互相垂直；具體地，所述靈敏電流計(jì)5旋轉(zhuǎn)設(shè)置于電控箱6上，通過(guò)一中空轉(zhuǎn)軸互相連接，中空部用以接通導(dǎo)線，可轉(zhuǎn)動(dòng)方向便于學(xué)生觀察；所述電感線圈4通過(guò)設(shè)置在電控箱6上的一電感線圈接線柱11與靈敏電流計(jì)5連接。

直流電源還可以采用市電供電，所述電控箱6上還設(shè)有市電接口12，市電連接有整流變壓器轉(zhuǎn)換為DC12V2A電源，且電控箱6上還設(shè)有市電-直流電轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)13，能夠在直接接直流和接市電之間轉(zhuǎn)換電力供給方式。

所述軌道1為兩根平行設(shè)置的銅條,所述銅條與活動(dòng)導(dǎo)體2的接觸處為刃口狀，并打磨平整。以使活動(dòng)導(dǎo)體2在自身重力下能與之接觸良好，另一方面也減小了兩者間的摩擦，提高活動(dòng)導(dǎo)體2的移動(dòng)靈敏度。

所述活動(dòng)導(dǎo)體2為銅芯，所述銅芯的兩端設(shè)有彩色限位部，具體地，銅芯的兩端截面較大，且貼有彩色貼紙，便于學(xué)生觀察其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。限位部還解決了活動(dòng)導(dǎo)體2偶爾脫軌的問(wèn)題。

所述永磁體3包括若干塊磁鐵，所述磁鐵的同性磁極面一致地、并列設(shè)置于一鋁槽中，且所述鋁槽的槽口設(shè)有軟鐵，使之磁化，得到一個(gè)長(zhǎng)條形的，且S/N極位于上下表面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。如需變換磁場(chǎng)方向時(shí)，可以更換另一條磁場(chǎng)方向相反的永磁體3，或?qū)⑼桓来朋w3上下翻轉(zhuǎn)即可。

所述電控箱6上還設(shè)有電源及電流方向控制開(kāi)關(guān)14，所述電源及電流方向控制開(kāi)關(guān)14為在左手定則演示閉合回路中連接的雙刀雙擲船形開(kāi)關(guān)，中間檔為電源斷開(kāi)檔，兩邊檔分別為正接檔和反接檔。

所述演示臺(tái)7上還設(shè)有電流方向指示燈15，所述電流方向指示燈15為箭頭狀，所述箭頭垂直地指向軌道1，所述電流方向指示燈15由串聯(lián)連接的二極管和燈泡組成。發(fā)光則表示有電流，方向由箭頭指示。二極管能夠限制電流的方向，當(dāng)電流能夠經(jīng)過(guò)二極管時(shí)，與之串連的燈泡亮，則表示對(duì)應(yīng)的電流方向。

所述永磁體3的上方還設(shè)有磁場(chǎng)方向指示牌16，所述磁場(chǎng)方向指示牌16的一端設(shè)有T形板，所述電控箱6上設(shè)有與所述T形板匹配的T形槽。磁場(chǎng)方向指示牌16能夠拔出和插入，配合磁場(chǎng)方向的改變，使學(xué)生理解更直觀。

所述軌道槽的兩端均設(shè)有限位柱17。防止活動(dòng)導(dǎo)體2在移動(dòng)到軌道1的端部時(shí)脫軌。

如圖2所示，為本實(shí)用新型的電路圖。市電通過(guò)變壓器T及整流器D3，轉(zhuǎn)換為12V直流電。市電轉(zhuǎn)換的直流電和直接連接的直流電通過(guò)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S1實(shí)現(xiàn)兩種電源提供方式的轉(zhuǎn)換。S2為雙刀雙擲開(kāi)關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電源的接通、正接和反接。L1和L2為燈泡，D1和D2為二極管，L1與D1串連，L2與D2串連，然后并聯(lián)連接；其中，D1和D2的方向相反，當(dāng)電源正、反接時(shí)，有且只有一盞燈泡亮，以表示電流方向。軌道1和活動(dòng)導(dǎo)體2串連，再并聯(lián)入回路。

本實(shí)用新型可演示如下教學(xué)項(xiàng)目：

一、磁場(chǎng)方向不變，觀察電流方向變化后活動(dòng)導(dǎo)體2的受力情況

1、將本實(shí)用新型放置于水平桌面或可升降支架上，桌面或支架應(yīng)為木質(zhì)或其他非磁介質(zhì)材料，以防止被永磁體3磁化后反過(guò)來(lái)影響磁場(chǎng)存在或分布，進(jìn)而影響演示效果的情況出現(xiàn)。

2、將永磁體3的S級(jí)向上狀態(tài)下插入永磁體槽10內(nèi)，并相應(yīng)地，將磁場(chǎng)方向指示牌16箭頭向下?tīng)顟B(tài)下插入電控箱6的T形槽中。

3、先將電源及電流方向控制開(kāi)關(guān)14調(diào)至電源斷開(kāi)檔，再接通12V直流電源，并將市電-直流電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)13調(diào)至直流供電狀態(tài)?；蛘撸迳?20V50Hz交流電源，并將市電-直流電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)13調(diào)至市電供電狀態(tài)。

4、先將活動(dòng)導(dǎo)體2在放置在軌道1的中段處，再將電源及電流方向控制開(kāi)關(guān)14調(diào)至正接檔或反接檔。

5、當(dāng)有電流流經(jīng)活動(dòng)導(dǎo)體時(shí)，它將受到安培力而向左或右運(yùn)動(dòng)；到端點(diǎn)時(shí)，改變電流方向，它又將向反方向運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，觀察并記錄對(duì)應(yīng)的電流方向指示燈15亮表示相應(yīng)的電流方向，觀察并記錄活動(dòng)導(dǎo)體2受安培力的運(yùn)動(dòng)方向；改變電流方向后，觀察并記錄活動(dòng)導(dǎo)體2運(yùn)動(dòng)情況。

二、電流方向不變，觀察磁場(chǎng)方向變化后活動(dòng)導(dǎo)體2的受力情況

6、保持電流方向不邊，將永磁體3的N級(jí)向上狀態(tài)下插入永磁體槽10內(nèi)，并相應(yīng)地，將磁場(chǎng)方向指示牌16箭頭向上狀態(tài)下插入電控箱6的T形槽中。

7、此時(shí)，觀察并記錄活動(dòng)導(dǎo)體2向反方向運(yùn)動(dòng)。

三、磁場(chǎng)方向與電流方向同時(shí)變化時(shí)，觀察活動(dòng)導(dǎo)體2的受力情況

8、同時(shí)改變電流方向和磁場(chǎng)方向，觀察到活動(dòng)導(dǎo)體2不運(yùn)動(dòng)；只改變電流方向或只改變磁場(chǎng)方向時(shí)，活動(dòng)導(dǎo)體2受力運(yùn)動(dòng)。

四、電感線圈切割磁感線，觀察靈敏電流計(jì)5的指針運(yùn)動(dòng)情況

1、將電感線圈4套在磁場(chǎng)方向指示牌16上，并左右搖擺使電感線圈4切割磁感線，觀察到靈敏電流計(jì)5指針晃動(dòng)，說(shuō)明電感線圈4內(nèi)產(chǎn)生電流。

注意：操作時(shí)當(dāng)活動(dòng)導(dǎo)體2在軌道1上靜止時(shí)，應(yīng)將電源及電流方向控制開(kāi)關(guān)14置于中間檔及時(shí)斷開(kāi)電源，以免長(zhǎng)時(shí)處于短路狀態(tài)而燒壞電源。

發(fā)明人在三十年的物理執(zhí)教實(shí)踐中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，此教學(xué)儀器是針對(duì)教材中傳統(tǒng)教學(xué)儀器使用時(shí)存在的不足，通過(guò)不斷探索、改進(jìn)和完善研制而成的；并且已經(jīng)將本實(shí)用新型應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐中，其現(xiàn)象是直觀明顯的，學(xué)生也產(chǎn)生了良好的共鳴和興趣。