本實(shí)用新型涉及一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，屬于教學(xué)工具技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電磁鐵是中學(xué)物理的內(nèi)容，是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的重要組成部分，它是“電生磁”的重要應(yīng)用，也是學(xué)習(xí) “電磁繼電器”的重要基礎(chǔ)。電磁起重機(jī)就是根據(jù)電磁鐵的特性制造的大型起重機(jī)械，目前跑得最快的磁懸浮列車也是根據(jù)電磁鐵的特性制造的。中學(xué)物理是這樣定義磁鐵磁性的：物質(zhì)吸引鐵、鈷、鎳的性質(zhì)叫磁性。傳統(tǒng)的教學(xué)，都是用電磁鐵通電后吸引回形針的個(gè)數(shù)來表征電磁鐵磁性的強(qiáng)弱。這種探究方法，實(shí)驗(yàn)儀器制作簡單，但是回形針的個(gè)數(shù)是個(gè)數(shù)字，不是力，且回形針的個(gè)數(shù)是分散的，不連續(xù)的。
為了使電磁鐵的教學(xué)更生動(dòng)、形象、直觀、準(zhǔn)確、科學(xué)，結(jié)合參考文獻(xiàn)的成果，靈活巧妙地將焦利氏稱的測力方法運(yùn)用到探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)儀器制作中，設(shè)計(jì)了一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，用電磁鐵吸引鐵塊而使彈簧受到的拉力來表征電磁鐵磁性的強(qiáng)弱，使電磁鐵磁性的強(qiáng)弱回歸到物質(zhì)磁性的定義（即對(duì)鐵的吸引力）上來，由于彈簧的伸長是連續(xù)的，因此，電磁鐵磁性的強(qiáng)弱（即對(duì)鐵的吸引力）也是連續(xù)的，不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，操作直觀簡便、更有助于學(xué)生科學(xué)探究電磁鐵特性。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，包括金屬套管、升降旋鈕、圓柱、支臂、底座、調(diào)平螺絲、水平儀、彈簧、玻璃圓筒、平面鏡、砝碼盤、第一支架、第二支架；所述的金屬套管設(shè)置在所述的底座上端，金屬套管下端一側(cè)設(shè)有所述的升降旋鈕；所述的升降旋鈕設(shè)置在所述的金屬套管下端；所述的圓柱設(shè)置在所述的金屬套管上端，圓柱伸入所述的金屬套管內(nèi)部；所述的支臂設(shè)置在所述的圓柱的頂端，支臂垂直于所述的圓柱；所述的底座設(shè)置在所述的金屬套管下端，底座呈圓形，底座邊沿設(shè)置所述的調(diào)平螺絲；所述的調(diào)平螺絲設(shè)置在所述的底座上，調(diào)平螺絲數(shù)量為3個(gè)，調(diào)平螺絲連線為等邊三角形；所述的水平儀設(shè)置在所述的底座上，水平儀為水準(zhǔn)氣泡；所述的彈簧懸掛在所述的支臂下方，彈簧下面設(shè)有彈簧掛鉤；所述的玻璃圓筒設(shè)置所述的彈簧下端，玻璃圓筒中空并且呈圓柱形；所述的平面鏡設(shè)置在所述的玻璃圓筒內(nèi)部，平面鏡沿豎直方向設(shè)置，平面鏡兩端設(shè)置有平面鏡掛鉤；所述的砝碼盤連接在所述的玻璃圓筒下端，砝碼盤經(jīng)所述的第一支架固定在所述的金屬套管上；所述的電磁鐵設(shè)置在所述的砝碼盤下端，電磁鐵經(jīng)所述的第二支架固定在所述的金屬套管上；所述的第一支架一端固定有所述的玻璃圓筒，第一支架另一端垂直固定在所述的金屬套管上；所述的第二支架一端固定有所述的電磁鐵，第二支架另一端垂直固定在所述的金屬套管上。
如上所述的一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，所述的玻璃圓筒設(shè)有刻線，玻璃圓筒內(nèi)部固定所述的平面鏡。
如上所述的一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，所述的平面鏡的鏡面上有刻線。
如上所述的一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，所述的升降旋鈕設(shè)置在所述的金屬套管距離所述的底座5至20厘米的位置。
如上所述的一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，所述的圓柱上設(shè)有毫米標(biāo)尺，毫米標(biāo)尺的零刻度對(duì)應(yīng)于電路斷開時(shí)且砝碼盤上無砝碼時(shí)彈簧的底端。
如上所述的一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，所述的電磁鐵經(jīng)導(dǎo)線連接開關(guān)，電源，電磁鐵、導(dǎo)線、開關(guān)組成閉合回路。
如上所述的一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，所述的砝碼盤內(nèi)設(shè)有砝碼或鐵塊，鐵塊為圓柱形鐵塊。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，電磁鐵、直流穩(wěn)壓電源和開關(guān)組成閉合電路；上端固定有游標(biāo)的金屬套管垂直豎立在帶有調(diào)平螺絲和水平儀的底座上，金屬套管上裝有升降旋鈕，帶有毫米標(biāo)尺的圓柱套在金屬套管內(nèi)，金屬套管頂端伸出懸掛彈簧的支臂；彈簧掛在支臂上，彈簧下面掛上兩頭帶鉤且鏡面上有一刻線的平面鏡，平面鏡穿過一側(cè)刻有刻線的玻璃圓筒并掛上圓柱形鐵塊；玻璃圓筒固定在第一支架上，電磁鐵固定在第二支架上。
調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的電壓，從而改變通過電磁鐵線圈中的電流強(qiáng)度和改變線圈的匝數(shù)（電磁鐵上的線圈繞有不同匝數(shù)的里、中、外三層）就可以改變電磁鐵的磁性強(qiáng)弱；電磁鐵通電后吸引在圓柱形鐵塊上，轉(zhuǎn)動(dòng)升降旋鈕，在電磁鐵吸引力的作用下，彈簧受拉力后會(huì)伸長，以圓柱形鐵塊剛好與電磁鐵分離時(shí)彈簧所受的拉力表示電磁鐵磁性的強(qiáng)弱；彈簧的彈力用胡克定律計(jì)算；彈簧的伸長可以通過金屬套管上的游標(biāo)和圓柱毫米標(biāo)尺讀出。
本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單，操作直觀簡便、實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確、更有助于學(xué)生科學(xué)探究電磁鐵特性的優(yōu)點(diǎn)。
附圖說明
圖1為探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本實(shí)用新型不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。
如圖1所示，一種探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置，包括金屬套管7、升降旋鈕11、圓柱8、支臂9、底座4、調(diào)平螺絲5、水平儀6、彈簧10、玻璃圓筒12、平面鏡13、砝碼盤17、第一支架15、第二支架16；所述的金屬套管7設(shè)置在所述的底座4上端，金屬套管7下端一側(cè)設(shè)有所述的升降旋鈕11；所述的升降旋鈕11設(shè)置在所述的金屬套管7下端；所述的圓柱8設(shè)置在所述的金屬套管7上端，圓柱8伸入所述的金屬套管7內(nèi)部；所述的支臂9設(shè)置在所述的圓柱8的頂端，支臂9垂直于所述的圓柱8；所述的底座4設(shè)置在所述的金屬套管7下端，底座4呈圓形，底座4邊沿設(shè)置所述的調(diào)平螺絲5；所述的調(diào)平螺絲5設(shè)置在所述的底座4上，調(diào)平螺絲5數(shù)量為3個(gè)，調(diào)平螺絲5連線為等邊三角形；所述的水平儀6設(shè)置在所述的底座4上，水平儀6為水準(zhǔn)氣泡；所述的彈簧10懸掛在所述的支臂9下方，彈簧10下面設(shè)有彈簧10掛鉤；所述的玻璃圓筒12設(shè)置所述的彈簧10下端，玻璃圓筒12中空并且呈圓柱形；所述的平面鏡13設(shè)置在所述的玻璃圓筒12內(nèi)部，平面鏡13沿豎直方向設(shè)置，平面鏡13兩端設(shè)置有平面鏡掛鉤；所述的砝碼盤17連接在所述的玻璃圓筒12下端，砝碼盤17經(jīng)所述的第一支架15固定在所述的金屬套管7上；所述的電磁鐵1設(shè)置在所述的砝碼盤17下端，電磁鐵1經(jīng)所述的第二支架16固定在所述的金屬套管7上；所述的第一支架15一端固定有所述的玻璃圓筒12，第一支架15另一端垂直固定在所述的金屬套管7上；所述的第二支架16一端固定有所述的電磁鐵1，第二支架16另一端垂直固定在所述的金屬套管7上。
探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述的玻璃圓筒12設(shè)有刻線，玻璃圓筒12內(nèi)部固定所述的平面鏡13, 平面鏡13的鏡面上有刻線。平面鏡13用于指示玻璃圓筒12上的刻線、平面鏡13的刻線及玻璃圓筒12上的刻線在鏡子中的像的位置是否對(duì)齊。
探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述的升降旋鈕11設(shè)置在所述的金屬套管7距離所述的底座45至20厘米的位置。升降旋鈕11設(shè)置在金屬套管7下端一側(cè)，便于調(diào)節(jié)。
探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述的圓柱8上設(shè)有毫米標(biāo)尺，毫米標(biāo)尺的零刻度對(duì)應(yīng)于電路斷開時(shí)且砝碼盤17上無砝碼18時(shí)彈簧10的底端。所述的砝碼盤17內(nèi)設(shè)有砝碼18或鐵塊14，鐵塊14為圓柱形鐵塊14。砝碼18或鐵塊14用于實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)質(zhì)量的控制。
探究電磁鐵特性的演示實(shí)驗(yàn)裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述的電磁鐵1經(jīng)導(dǎo)線連接開關(guān)3，電源2，電磁鐵1、導(dǎo)線、開關(guān)3組成閉合回路。電源選用直流穩(wěn)壓電源，電源2、電磁鐵1、導(dǎo)線、開關(guān)3組成閉合回路用于探究電磁鐵1的特性使用。
本實(shí)用新型的原理是，電磁鐵1、直流穩(wěn)壓電源2和開關(guān)3組成閉合電路；上端固定有游標(biāo)的金屬套管7垂直豎立在帶有調(diào)平螺絲5和水平儀6的底座4上，金屬套管7上裝有升降旋鈕11，帶有毫米標(biāo)尺的圓柱8套在金屬套管7內(nèi)，金屬套管7頂端伸出懸掛彈簧10的支臂9；彈簧10掛在支臂9上，彈簧10下面掛上兩頭帶鉤且鏡面上有一刻線的平面鏡13，平面鏡13穿過一側(cè)刻有刻線的玻璃圓筒12并掛上圓柱形鐵塊14；玻璃圓筒12和電磁鐵1固定在支架上。
調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源2的電壓,從而改變通過電磁鐵1線圈中的電流強(qiáng)度和改變線圈的匝數(shù)，需要進(jìn)一步說明的是，電磁鐵1上的線圈繞有不同匝數(shù)的里、中、外三層，因此可以改變電磁鐵1的磁性強(qiáng)弱；電磁鐵1通電后吸引在圓柱形鐵塊14上，轉(zhuǎn)動(dòng)升降旋鈕11，在電磁鐵1吸引力的作用下，彈簧10受拉力后會(huì)伸長，以圓柱形鐵塊14剛好與電磁鐵1分離時(shí)彈簧10所受的拉力表示電磁鐵1磁性的強(qiáng)弱；彈簧10的彈力用胡克定律計(jì)算；彈簧10的伸長可以通過金屬套管7上的游標(biāo)和圓柱8的毫米標(biāo)尺讀出。
以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。