CN109727515A - 一种磁力线及电流方向可视化的发电机模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁力线及电流方向可视化的发电机模型，包括箱体，箱体外设有旋转装置，旋转装置的旋转轴延伸至箱体内与线圈连接，线圈两侧分别设有磁场模拟装置，线圈上设有用于模拟显示电流的流水灯带，流水灯带的正负两极分别连接与旋转轴左右两侧，旋转轴为导电体，旋转轴上下两侧分别设有一条形绝缘条，旋转轴左右两侧分别抵触连接有一电刷，电刷下方连接有一接线柱，两个接线柱分别与一电源模块的正负两极连接。本发明在展示过程中，学生可以通过流水灯带清楚直观的看到线圈运动时，线圈电流方向是如何变化的，便于学生学习理解。

Description

一种磁力线及电流方向可视化的发电机模型

技术领域

本发明涉及教学演示仪技术领域，更具体地说是指一种磁力线及电流方向可视化的发电机模型。

背景技术

交流发电机是物理学中电磁感应定律的一种应用，常用于教学中演示告知学生交流电的产生原理及电流方向变化等知识。传统教材是通过图文形式讲解交流电的原理、电流方向、磁力线等知识，即使是模型演示，但是由于交流电的概念过于抽象，电流方向、磁力线等都是肉眼看不到的，只能凭空想象理解，不能形成感性认知，因此，学生学习起来倍感困难，教学效率低。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种磁力线及电流方向可视化的发电机模型，解决了现有发电机模型现象不直观，电流方向及磁力线不可视，演示效果差等问题，以克服现有技术中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种磁力线及电流方向可视化的发电机模型，包括一箱体，所述箱体的一侧面外设有一旋转装置，所述旋转装置的旋转轴延伸至箱体内并与一线圈连接，以通过旋转装置驱动线圈正转或反转；所述线圈上设有一用于模拟显示电流的流水灯带，所述流水灯带的正负两极分别连接在所述旋转轴左右两侧，所述旋转轴为导电体，所述旋转轴上下两侧分别设有一条形绝缘条，以通过绝缘条将旋转轴分割成两极，所述旋转轴左右两侧还分别抵触连接有一电刷，所述电刷下方连接有一接线柱，两个接线柱分别与一电源模块的正负两极连接，以为流水灯带提供电源，并通过旋转轴正转或反转，从而切换流水灯带的正负两极电源的供给；所述线圈两侧分别设有一磁场模拟装置，磁场模拟装置朝向线圈的侧面上间隔布置有若干个用于模拟磁力线的直射灯。

优选地，所述旋转装置为手摇转把或旋转电机。

优选地，所述磁场模拟装置包括N极磁铁模型和S极磁铁模型，所述N极磁铁模型和/或S极磁铁模型上间隔布置有若干个用于模拟磁力线的直射灯。

优选地，所述箱体内设有烟雾装置，用于产生烟雾并可清晰地观察直射灯的光线。

优选地，所述烟雾装置为电子烟或喷雾瓶。

优选地，所述箱体上还设有一磁力线演示装置，所述磁力线演示装置包括N极磁铁、S极磁铁和若干排小指针，所述若干排小指针由上至下间隔排列于箱体任意一侧的侧板上，所述N极磁铁和S极磁铁放置于所述若干排小指针的两侧。

优选地，所述箱体为封闭式透明箱体。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明利用流水灯带模拟线圈上的电流方向变化，即通过绝缘条将旋转轴分割成两极，并通过接线柱及电刷将电源模块的正负电流引导至旋转轴上，给流水灯带供电，再通过旋转轴正转或反转，从而切换流水灯带的正负两极电源的供给，进而控制流水灯带的灯光变化，模拟线圈在转动过程中，线圈内部电流方向的变化，使得学生可以清楚直观的看到线圈运动时，线圈电流方向是如何变化的，便于学生学习理解。

2、本发明相较于传统发电机模型而言，通过另设外部电源模块给线圈上的流水灯带供电，模拟电流方向，流水灯带的电源不受线圈转速影响，即使线圈转速再慢，也可以清晰的模拟线圈电流方向的变化。

3、本发明通过在N极磁铁模型和/或S极磁铁模型上间隔布置有若干个直射灯，用直射灯模拟磁场的磁力线，用烟雾装置产生烟雾，以便于更佳清晰地观察直射灯的光线，即更加清晰直观的显示磁场的磁力线，以及线圈在磁力线内的切割运动。

4、箱体上还设有磁力线演示装置，包括N极磁铁、S极磁铁和若干排小指针，演示时，取走N极磁铁和S极磁铁，小指针由于重力呈垂直指向；再将N极磁铁和S极磁铁放置于小指针两侧，小指针受N极磁铁和S极磁铁的磁力线影响，呈水平指向，由此将演示磁力线动态化，使得学生更加直观、感性的理解磁力线这一概念。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1中A的放大示意图。

图3为本发明取走磁铁后的磁力线演示装置结构示意图。

图4为本发明装有磁铁后的磁力线演示装置结构示意图。

附图标记说明如下：箱体1、旋转装置2、旋转轴3、线圈4、流水灯带5、绝缘条6、电刷7、接线柱8、电源模块9、磁场模拟装置10、N极磁铁模型101、S极磁铁模型102、直射灯103、烟雾装置104、磁力线演示装置11、N极磁铁111、S极磁铁112、小指针113。

具体实施方式

为了能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，下面参照附图说明本发明实施例的具体实施方式，仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

参照图1和图2，一种磁力线及电流方向可视化的发电机模型，包括一封闭式透明箱体1，箱体1外设有一旋转装置2，旋转装置2为手摇转把或旋转电机，本实施例中优选为旋转电机。旋转装置2的旋转轴3延伸至箱体1内与一线圈4连接，线圈4为扁平状框体。线圈4两侧分别设有一磁场模拟装置10，线圈4上设有一用于模拟显示电流的流水灯带5，流水灯带5的正负两极分别连接在旋转轴3的左右两侧，旋转轴3为导电体，旋转轴3上下两侧分别设有一条形绝缘条6，以通过绝缘条6将旋转轴3分割成两极，旋转轴3左右两侧分别抵触连接有一电刷7，电刷7下方连接有一接线柱8，两个接线柱8分别与一电源模块9的正负两极连接，分别用于将电源模块9的正负两极电流引导到旋转轴3的左右两侧上，以为流水灯带5提供电源，并通过旋转轴3正转或反转，从而切换流水灯带5的正负两极电源的供给。

参照图1和图2，线圈4电流方向模拟时，通过旋转电机正转或反转，驱动线圈4在磁场模拟装置10内正转或反转，模拟线圈4的运动轨迹。同时，利用流水灯带5模拟线圈4上的电流方向变化，即通过绝缘条6将旋转轴3分割成两极，并通过接线柱8及电刷7将电源模块9的正负电流引导至旋转轴3上，给流水灯带5供电，再通过旋转轴3正转或反转，从而切换流水灯带5的正负两极电源，进而控制流水灯带5的灯光变化，模拟线圈4在转动过程中，线圈4内部电流方向的变化。另外，绝缘条6不仅拥有将旋转轴3分割成两极，而且在旋转轴3旋转的过程中，当扁平状框体线圈4处于水平面时，绝缘条6处在旋转轴3上下两侧，绝缘条6不与电刷7抵触，而当扁平状框体线圈4处于垂直面时，绝缘条6处在旋转轴3左右两侧，绝缘条6刚好抵触于电刷7上，从而隔绝电源模块9给旋转轴3供电，使得流水灯带5熄灭，更好地模拟线圈4平面与磁感线垂直时线圈4中没有电流的现象。由此，本发明在展示过程中，学生可以清楚直观的看到线圈4运动时，线圈4电流方向是如何变化的，便于学生学习理解。

另外，参照图1和图2，本发明相较于传统发电机模型而言，通过另设外部电源模块9给线圈4上的流水灯带5供电，模拟电流方向，流水灯带5的电源不受线圈4转速影响，即使线圈4转速再慢，也可以清晰的模拟线圈4电流方向的变化。

参照图1，磁场模拟装置10包括N极磁铁模型101和S极磁铁模型102，N极磁铁模型101和/或S极磁铁模型102上间隔布置有若干个用于模拟磁力线的直射灯103。箱体1内还设有烟雾装置104，烟雾装置104为电子烟或喷雾瓶，用于产生烟雾，以便于清晰地观察直射灯103的光线。

参照图1、图3和图4，箱体1上还设有一磁力线演示装置11，磁力线演示装置11包括N极磁铁111、S极磁铁112和若干排小指针113，若干排小指针113由上至下间隔排列于箱体1任意一侧的侧板上，N极磁铁111和S极磁铁112放置于若干排小指针113的两侧。演示时，取走N极磁铁111和S极磁铁112，小指针113由于重力呈垂直指向，如图3所示(图3中的许多小磁针，在磁场力的作用下会呈现一定的曲线分布，其排列的轨迹能直观显示磁感线的分布和形状，有利于辅助学生进一步看懂磁感线)；再将N极磁铁111和S极磁铁112放置于小指针113两侧，小指针113受N极磁铁111和S极磁铁112的磁力线影响，呈水平指向，如图4所示。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种磁力线及电流方向可视化的发电机模型，其特征在于：包括一箱体(1)，所述箱体(1)的一侧面外设有一旋转装置(2)，所述旋转装置(2)的旋转轴(3)延伸至箱体(1)内并与一线圈(4)连接，以通过旋转装置(2)驱动线圈(4)正转或反转；

所述线圈(4)上设有用于模拟显示电流的流水灯带(5)，所述流水灯带(5)的正负两极分别连接在所述旋转轴(3)左右两侧，所述旋转轴(3)为导电体，所述旋转轴(3)上下两侧分别设有一条形绝缘条(6)，以通过绝缘条(6)将旋转轴(3)分割成两极，所述旋转轴(3)左右两侧还分别抵触连接有一电刷(7)，所述电刷(7)下方连接有一接线柱(8)，两个接线柱(8)分别与一电源模块(9)的正负两极连接，以为流水灯带(5)提供电源，并通过旋转轴(3)正转或反转，从而切换流水灯带(5)的正负两极电源的供给；

所述线圈(4)两侧分别设有磁场模拟装置(10)，磁场模拟装置(10)朝向线圈(4)的侧面上间隔布置有若干个用于模拟磁力线的直射灯(103)。

2.根据权利要求1所述的发电机模型，其特征在于：所述旋转装置(2)为手摇转把或旋转电机。

3.根据权利要求1所述的发电机模型，其特征在于：所述磁场模拟装置(10)包括N极磁铁模型(101)和S极磁铁模型(102)，所述N极磁铁模型(101)和/或S极磁铁模型(102)上间隔布置有若干个用于模拟磁力线的直射灯(103)。

4.根据权利要求3所述的发电机模型，其特征在于：所述箱体(1)内设有烟雾装置(104)，用于产生烟雾并可清晰地观察直射灯(103)的光线。

5.根据权利要求4所述的发电机模型，其特征在于：所述烟雾装置(104)为电子烟或喷雾瓶。

6.根据权利要求1所述的一种磁力线及电流方向可视化的发电机模型，其特征在于：所述箱体(1)上还设有一磁力线演示装置(11)，所述磁力线演示装置(11)包括N极磁铁(111)、S极磁铁(112)和若干排小指针(113)，所述若干排小指针(113)由上至下间隔排列于箱体(1)任意一侧的侧板上，所述N极磁铁(111)和S极磁铁(112)放置于所述若干排小指针(113)的两侧。

7.根据权利要求1所述的一种磁力线及电流方向可视化的发电机模型，其特征在于：所述箱体(1)为封闭式透明箱体。