CN210443075U - 一种研究两磁铁间斥力和距离关系的实验器 - Google Patents

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王知非
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Abstract

本实用新型具体涉及一种研究两磁铁间斥力和距离关系的实验器，其特征在于：包括带有木夹的铁架台，第一磁铁、第二磁铁、电子秤、软木塞；所述第一磁铁被木夹固定悬挂；所述电子秤表面放置软木塞；所述软木塞上表面固定放置第二磁铁；所述第二磁铁放置在第一磁铁正下方，且相对的两个面为相同的极性；所述木夹能够上下移动的，从而改变磁铁间的距离。本实验装置器材简单且方便寻找，涉及的器材均为实验室中常备的器材。

Description

一种研究两磁铁间斥力和距离关系的实验器
技术领域
本发明涉及理科实验中的物理学科相互作用力部分，具体涉及一种研究两磁铁间斥力和距离关系的实验器。
背景技术
在高中物理课本中的“磁体之间的相互作用”中涉及磁铁之间的相互作用力：引力与斥力；其中在实验演示磁铁之间的引力时通过测量其中的一个磁体受到的引力其测量方便；但是在测量斥力时，因为磁体是被推离正对方向，导致测量斥力比较困难。在传统实验研究磁铁斥力和距离之间的关系，用的是透明圆筒，往里放两个相同的饼状或者柱状磁铁，让上下面的两个磁铁同性相对，磁体间的斥力会使上面那块磁体悬浮，记录下此时两个磁体A2之间的距离x1；往上面的那块磁铁上叠加质量已知的铁块A1，如附图1所示，依次叠加，记录每次加铁块后量磁铁的距离x2、x3……。由于上面的物体为静止状态斥力：F1=m磁铁g，F2=m磁铁g+m铁g，F3=m磁铁g+m铁g×2；研究斥力F和磁铁间的距离x之间的关系；最终可以验证，F和x2成反比关系。
上述实验有两大缺点：（1）材料难找：很难找到内径和磁铁直径相同的透明圆筒，如果不相同，磁铁非常容易翻成异向面相对，然后吸在一起，难以操作。铁块需要质量相同，并且最好也是圆饼状，否则上方磁铁容易倾斜。而且必须较轻，否则加了一两块，磁铁斥力就撑不住了。（2）距离X是被动的，不可控，会对探究的结果产生影响，而且采点较少，规律不好找，或者说服力较低。
发明内容
1.所要解决的技术问题：，
针对上述的技术问题，本发明提出一种研究两磁铁间斥力和距离关系的实验器。本发明活中常见的电子秤，经过巧妙的设计，可以更好地完成该实验。
2. 技术方案：
一种研究两磁铁间斥力和距离关系的实验器，其特征在于：包括带有木夹的铁架台，第一磁铁、第二磁铁、电子秤、软木塞；所述第一磁铁被木夹固定悬挂；所述电子秤表面放置软木塞；所述软木塞上表面固定放置第二磁铁；所述第二磁铁放置在第一磁铁正下方，且相对的两个面为相同的极性；所述木夹能够上下移动的，从而改变磁铁间的距离。
进一步地，所述铁架台包括竖直支架与水平横杆；所述水平横杆通过转接头固定在竖直支架上；所述木夹固定在水平横杆的一端；所述水平横杆为木质的。
进一步地，所述第二磁铁通过胶水固定在软木塞表面。
3.有益效果：
（1）本实验装置器材简单且方便寻找，涉及的器材均为实验室中常备的器材。
（2）本实验装置在测量第一磁铁与第二磁铁之间的作用力可以通过读出电子秤的示数直接读出。在实验之前，电子秤如果可以调零进行调零；其后的示数进行计算成力的大小即为两者之间的斥力；如果不能调零，将电子秤的示数变化量进行计算成力，即为两者之间的斥力。从上面可以看出用本装置进行测量斥力简单易行。
（3）本装置通过改变第一磁铁的高度实现两个磁铁间的距离的改变；这种改变高度的方法使两个磁铁之间的距离变化的大小可控，有助于数据的分析。
（4）本装置中两个磁铁，一个通过木夹固定，一个固定放置在软木塞了表面，能够避免传统实验中磁铁翻转导致实验失败的情况。
附图说明
图1为现有技术的实验装置；
图2为本装置的结构示意图；
图3为本装置的木夹的具体结构图；
图4具体实施例中的得出的具体数据。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
如附图1所示为传统的研究两个磁铁间车斥力的实验装置，两个磁铁A2相对的面为相同的极性。在磁极间作用力的作用下上面的磁铁A2悬浮在圆柱形筒的内腔，上面的磁体A2上放置铁片A1，X为上下两个磁铁间的距离。
如附图2、3所示，一种研究两磁铁间斥力和距离关系的实验器，其特征在于：包括带有木夹的铁架台1，第一磁铁2、第二磁铁3、电子秤4、软木塞5；所述第一磁铁被木夹6固定悬挂；所述电子秤表面放置软木塞；所述软木塞上表面固定放置第二磁铁；所述第二磁铁放置在第一磁铁正下方，且相对的两个面为相同的极性；所述木夹能够上下移动的，从而改变磁铁间的距离。本装置采用两个磁铁，两个磁铁之间相同的极性相对放置两个磁体之间存在斥力；第一磁铁固定悬挂在铁架台上；第二磁铁放置在电子秤上，为了防止电子秤与磁铁之间力对实验的影响，在第二磁铁与电子秤之间放置足够厚的软木塞。第一磁铁通过木夹远离铁架台进行固定。
进一步地，所述铁架台包括竖直支架11与水平横杆12；所述水平横杆12通过转接头13固定在竖直支架上；所述木夹固定在水平横杆的一端；所述水平横杆为木质的。如附图3所示。
进一步地，所述第二磁铁通过胶水固定在软木塞表面。为了防止第二磁铁在力的作用下产生位移从而影响实验数据，将第二磁铁通过胶水固定在软木塞的上表面。
具体实施例：
实验名称：验证磁铁之间的斥力F与两者之间的距离X的关系
实验步骤：
步骤一：将实验器材如附图2所示进行搭建；
步骤二：将电子秤、软木塞、第二磁铁拿到远离第一磁铁以及其它磁场；打开电子秤，如果电子秤开机自动校零，就不需处理；如果电子秤不能自动校零，则记下当下数据m0，并带入公式F=mg，即转化为力F0。
步骤三：将电子秤、软木塞、第二磁铁放置在第一磁铁的正下方；读出此时电子秤的变化量m1，算出此时的斥力F1=m1g-m0g，并测量出两个磁铁之间的距离X1。
步骤四：改变第一磁铁的高度为X2，读出此时电子秤的变化量m2。计算出此时的斥力F。
重复步骤四，得出斥力与距离的数据至少三组，如附图4所示为本装置进行实验的具体的数据，可以验证F和x2成正比。在实际使用中，表中的数据通常通过excel的拟合成曲线，当然通过学生进行笔算拟合成曲线。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (3)

1.一种研究两磁铁间斥力和距离关系的实验器，其特征在于：包括带有木夹的铁架台，第一磁铁、第二磁铁、电子秤、软木塞；所述第一磁铁被木夹固定悬挂；所述电子秤表面放置软木塞；所述软木塞上表面固定放置第二磁铁；所述第二磁铁放置在第一磁铁正下方，且相对的两个面为相同的极性；所述木夹能够上下移动的，从而改变磁铁间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种研究两磁铁间斥力和距离关系的实验器，其特征在于：所述铁架台包括竖直支架与水平横杆；所述水平横杆通过转接头固定在竖直支架上；所述木夹固定在水平横杆的一端；所述水平横杆为木质的。
3.根据权利要求1所述的一种研究两磁铁间斥力和距离关系的实验器，其特征在于：所述第二磁铁通过胶水固定在软木塞表面。
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