CN106205315A - 一种电磁实验综合演示装置 - Google Patents

Abstract

一种电磁实验综合演示装置，包括底座，底座上依次安装灯泡、碳刷支座、磁块、轮架轮架、轴承架、导向座支撑架、旋转电机和磁条支撑架，主动轮的转轴与轴承架的轴承之间通过传动杆连接，传动杆的端部连接转动杆，转动杆铰接连杆的一端，连杆的铰接滑动块的一面,导向座为竖向长条形，导向座的中间开设竖向的导向槽，滑动块位于导向槽内并能够沿导向槽上下滑动，导向块的另一面固定安装水平杆，水平杆的端部固定安装磁头；旋转电机的转动轴朝上，旋转电机的转动轴上安装转盘，转盘的外周均匀安装数根固定杆，旋转电机的转动轴外周安装筒状的绘图板。本发明能够在绘图板上绘制出类似于正弦的曲线，方便学生理解单相交流发电机产生的电流的性质。

Description

一种电磁实验综合演示装置

技术领域

本发明属于物理学领域，具体地说是一种电磁实验综合演示装置。

背景技术

单相交流发电机是物理教学中重要的课程，为了方便学生理解，单相交流发电机的试验设备为磁块、线圈、碳刷、灯和转动装置组成的建议设备，通过线圈在磁场中转动使灯亮起。学生能够理解转动发电，但是对于交流电的具体电流情况很难形象的理解。虽然采用了电流表，但是在实验保持转动过程中，仅可以看到灯忽亮忽灭、电流表指针摇摆不定，实验停止在某一状态下，则不会看到该状态下电流表的指针情况，非常不形象，学生理解十分吃力。

发明内容

本发明提供一种电磁实验综合演示装置，用以解决现有技术中的缺陷。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种电磁实验综合演示装置，包括底座，底座上依次安装灯泡、两个碳刷支座、两组磁块、第一轮架、第二轮架、轴承架、导向座支撑架、旋转电机和磁条支撑架，每个碳刷支座上安装一个碳刷，导向座支撑架上安装导向座，磁条支撑架的上部安装竖向的磁条，两组磁块相对安装，两块磁块的磁极相对，第一轮架上安装从动轮，第二轮架上安装主动轮，主动轮和从动轮之间通过皮带连接，从动轮上安装一根水平的转动轴，转动轴的一端连接线圈，线圈位于两组磁块之间，线圈的端部分别连接一个导电环，导电环与碳刷接触配合，碳刷分别连接灯泡的一根接线，主动轮的转轴连接摇柄；主动轮的转轴与轴承架的轴承之间通过传动杆连接，传动杆的端部连接转动杆的一端，转动杆的另一端铰接连杆的一端，连杆的另一端铰接滑动块的一面, 导向座为竖向长条形，导向座的中间开设竖向的导向槽，滑动块位于导向槽内并能够沿导向槽上下滑动，导向块的另一面固定安装水平杆，水平杆的端部固定安装磁头；旋转电机的转动轴朝上，旋转电机的转动轴上安装转盘，转盘的外周均匀安装数根固定杆，旋转电机的转动轴外周安装筒状的绘图板，绘图板的筒壁由内层、外层和隔板组成，内层和外层之间为隔板，隔板为蜂窝状结构，隔板之间的空隙内填充磁粉和白油，外层为透明材料，磁头与绘图板的外侧配合并能够吸引磁粉；磁条位于绘图板的内侧并能够吸引磁粉。

如上所述的一种电磁实验综合演示装置，所述的底座上安装两个模拟磁块，模拟磁块与磁块形状相同，转动轴的另一端连接模拟线圈，模拟线圈位于模拟磁块之间，模拟磁块为透明材料。

如上所述的一种电磁实验综合演示装置，所述的其中一个模拟磁块的内壁上安装数个水平安装的激光灯，激光灯成矩形阵列。

如上所述的一种电磁实验综合演示装置，所述的模拟线圈的两边分别安装一排LED灯。

如上所述的一种电磁实验综合演示装置，所述的绘图板的外周中间设有水平线。

本发明的优点是：本发明中延续现有技术中灯光的效果，同时，能够在绘图板上绘制出类似于正弦的曲线，方便学生理解单相交流发电机产生的电流的性质，能够区分与其他发电机（直流发电机或者三项交流发电机）的区别，效果更佳直观，理解更佳容易。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的目的结构示意图；图2是图1的俯视结构示意图；图3是沿图1的A-A线的剖视图的放大图；图4是图2的B向视图的放大图；图5是图1的Ⅰ局部放大图；图6是图1的Ⅱ局部放大图。

附图标记：1底座 2碳刷支座 3磁块 4第一轮架 5第二轮架 6模拟磁块 7轴承架8导向座支撑架 9旋转电机 10磁条支撑架 11从动轮 12主动轮 13皮带 14转动轴 15线圈16模拟线圈 17导电环 18碳刷 19灯泡 20摇柄 21传动杆 22转动杆 23连杆 24滑动块 25导向座 26导向槽 27水平杆 28磁头 29转盘 30固定杆 31绘图板 32内层 33外层 34隔板35磁条 36激光灯 37LED灯 38水平线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种电磁实验综合演示装置，如图所示，包括底座1，底座1上依次安装灯泡19、两个碳刷支座2、两组磁块3、第一轮架4、第二轮架5、轴承架7、导向座支撑架8、旋转电机9和磁条支撑架10，每个碳刷支座2上安装一个碳刷18，导向座支撑架8上安装导向座25，磁条支撑架10的上部安装竖向的磁条35，两组磁块3相对安装，两块磁块3的磁极相对，第一轮架4上安装从动轮11，第二轮架5上安装主动轮12，主动轮12和从动轮11之间通过皮带13连接，从动轮11上安装一根水平的转动轴14，转动轴14的一端连接线圈15，线圈15位于两组磁块3之间，线圈15的端部分别连接一个导电环17，导电环17与碳刷18接触配合，碳刷18分别连接灯泡19的一根接线，主动轮12的转轴连接摇柄20；主动轮12的转轴与轴承架7的轴承之间通过传动杆21连接，传动杆21的端部连接转动杆22的一端，转动杆22的另一端铰接连杆23的一端，连杆23的另一端铰接滑动块24的一面, 导向座25为竖向长条形，导向座25的中间开设竖向的导向槽26，滑动块24位于导向槽26内并能够沿导向槽26上下滑动，导向块24的另一面固定安装水平杆27，水平杆27的端部固定安装磁头28；旋转电机9的转动轴朝上，旋转电机9的转动轴上安装转盘29，转盘29的外周均匀安装数根固定杆30，旋转电机9的转动轴外周安装筒状的绘图板31，绘图板31的筒壁由内层32、外层33和隔板34组成，内层32和外层33之间为隔板34，隔板34为蜂窝状结构，隔板34之间的空隙内填充磁粉和白油，外层33为透明材料，磁头28与绘图板31的外侧配合并能够吸引磁粉；磁条35位于绘图板31的内侧并能够吸引磁粉。本发明中延续现有技术中灯光的效果，同时，能够在绘图板上绘制出类似于正弦的曲线，方便学生理解单相交流发电机产生的电流的性质，能够区分与其他发电机（直流发电机或者三项交流发电机）的区别，效果更佳直观，理解更佳容易。

具体而言，为了方便学生看到磁块3内部线圈转动的情况，本实施例所述的底座1上安装两个模拟磁块6，模拟磁块6与磁块3形状相同，转动轴14的另一端连接模拟线圈16，模拟线圈16位于模拟磁块6之间，模拟磁块6为透明材料。通过形状相同的模拟磁块6和模拟线圈16，透明的材料能够使学生看到，学生可以连接能够模拟真实的线圈15在磁块3内的转动的情况。

具体的，为了更形象的向学生展示切割磁场的过程，本实施例所述的其中一个模拟磁块6的内壁上安装数个水平安装的激光灯36，激光灯36成矩形阵列。激光灯36发出水平的激光，可以模拟磁场线，模拟线圈16在激光灯36的模拟磁场线中运动，能够形象的体现切割磁场线状态。

进一步的，为了帮助学生理解电流方向本实施例所述的模拟线圈16的两边分别安装一排LED灯37。LED灯37为自带电源的LED灯37，控制单排LED灯37在某个方向上逐个亮起，可以代表电流的方向，便于学生理解。LED灯37可以通过开关逐个控制，也可以连接控制器按照编辑的程序逐个亮起，亮起方向也可控制。

更进一步的，为了方便标记曲线的中间位置,本实施例所述的绘图板31的外周中间设有水平线38。水平线38可以理解为0安培状态下情况，以便于区分电流的正向和反向。

本发明的工作过程为：通过手动转动摇柄20带动主动轮12转动，主动轮12通过皮带13带动从动轮11转动，从动轮11带动线圈15在磁场内转动切割磁场线，从而发电使灯泡19亮起，亮起状态为忽亮忽灭，直观的展示单相交流发电机发电过程。同时，主动轮12通过传动杆21带动转动杆22转动，转动杆22、连杆23形成曲柄连杆机构使得滑动块24沿导向槽26上下移动，从而带动安装在水平杆27上的磁头28在绘图板31上进行上下移动。同时，旋转电机9进行匀速的转动，通过转盘29和固定杆30带动绘图板31转动，磁头28经过的绘图板31处的磁粉被吸附到外层33上，形成黑色的线，随着绘图板31的转动能够在绘图板31上形成一条类似正弦曲线的图案，绘图板31的上下部分为纵向的电流坐标，水平为时间坐标，这个图案能够方便的帮助学生理解单相交流发电机产生的电流的性质。绘图板31转动至磁条35处时，磁粉会被吸附到内层32上，从而绘图板31的外层33上的图案消失，方便后面的绘图。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种电磁实验综合演示装置，其特征在于：包括底座（1），底座（1）上依次安装灯泡（19）、两个碳刷支座（2）、两组磁块（3）、第一轮架（4）、第二轮架（5）、轴承架（7）、导向座支撑架（8）、旋转电机（9）和磁条支撑架（10），每个碳刷支座（2）上安装一个碳刷（18），导向座支撑架（8）上安装导向座（25），磁条支撑架（10）的上部安装竖向的磁条（35），两组磁块（3）相对安装，两块磁块（3）的磁极相对，第一轮架（4）上安装从动轮（11），第二轮架（5）上安装主动轮（12），主动轮（12）和从动轮（11）之间通过皮带（13）连接，从动轮（11）上安装一根水平的转动轴（14），转动轴（14）的一端连接线圈（15），线圈（15）位于两组磁块（3）之间，线圈（15）的端部分别连接一个导电环（17），导电环（17）与碳刷（18）接触配合，碳刷（18）分别连接灯泡（19）的一根接线，主动轮（12）的转轴连接摇柄（20）；主动轮（12）的转轴与轴承架（7）的轴承之间通过传动杆（21）连接，传动杆（21）的端部连接转动杆（22）的一端，转动杆（22）的另一端铰接连杆（23）的一端，连杆（23）的另一端铰接滑动块（24）的一面, 导向座（25）为竖向长条形，导向座（25）的中间开设竖向的导向槽（26），滑动块（24）位于导向槽（26）内并能够沿导向槽（26）上下滑动，导向块（24）的另一面固定安装水平杆（27），水平杆（27）的端部固定安装磁头（28）；旋转电机（9）的转动轴朝上，旋转电机（9）的转动轴上安装转盘（29），转盘（29）的外周均匀安装数根固定杆（30），旋转电机（9）的转动轴外周安装筒状的绘图板（31），绘图板（31）的筒壁由内层（32）、外层（33）和隔板（34）组成，内层（32）和外层（33）之间为隔板（34），隔板（34）为蜂窝状结构，隔板（34）之间的空隙内填充磁粉和白油，外层（33）为透明材料，磁头（28）与绘图板（31）的外侧配合并能够吸引磁粉；磁条（35）位于绘图板（31）的内侧并能够吸引磁粉。

2.根据权利要求1所述的一种电磁实验综合演示装置，其特征在于：所述的底座（1）上安装两个模拟磁块（6），模拟磁块（6）与磁块（3）形状相同，转动轴（14）的另一端连接模拟线圈（16），模拟线圈（16）位于模拟磁块（6）之间，模拟磁块（6）为透明材料。

3.根据权利要求2所述的一种电磁实验综合演示装置，其特征在于：所述的其中一个模拟磁块（6）的内壁上安装数个水平安装的激光灯（36），激光灯（36）成矩形阵列。

4.根据权利要求2所述的一种电磁实验综合演示装置，其特征在于：所述的模拟线圈（16）的两边分别安装一排LED灯（37）。

5.根据权利要求1所述的一种电磁实验综合演示装置，其特征在于：所述的绘图板（31）的外周中间设有水平线（38）。