CN109741667B - 一种物理实验用磁场模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物理实验用磁场模拟装置，属于物理实验用具领域，解决了现有的物理实验针对磁场模拟困难，手动操作永磁铁对磁场模拟时，铁屑易吸附在永磁铁上难以分离，磁场模拟不准确的问题，通过在两侧板顶部安装导杆及顶梁板，并通过气缸的伸缩杆带动升降板沿导杆进行升降运动，带动电磁铁盒及铁屑收集罩上下运动，当电磁铁盒内线圈通电时，产生的吸力将铁屑吸附在铁屑收集罩表面，利于对铁屑的收集，当电磁铁盒内线圈断电时，又方便铁屑收集罩表面的铁屑掉落，铁屑落在模拟盘的铁屑分布槽内；卡爪将永磁铁固定于模拟盘底部，振动模拟盘使得铁屑沿永磁铁的磁场分布，通过进行0‑90°的翻转，利于对模拟的磁场展示，磁场模拟准确。

Description

一种物理实验用磁场模拟装置

技术领域

本发明涉及物理实验用具领域，具体是涉及一种物理实验用磁场模拟装置。

背景技术

磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。磁场具有波粒的辐射特性。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用接触就能发生作用。

在物理实验中，如何能够通过眼睛直接观察到磁场的作用，只能够通过实验装置的模拟来完成，通过利用永磁体具有磁性(magnetism)，能吸引铁、钴、镍等物质，因此，常采用铁屑对永磁体的磁场分布情况进行模拟演示。

目前，在物理实验中，通常由老师通过手持永磁铁，中间间隔一块玻璃板，将铁屑洒在玻璃板上进行永磁铁的磁场模拟，此种操作方式虽然能够实现对永磁铁的磁场进行模拟，但是，在操作过程中，不利于铁屑的收集及均匀分散，而且，稍有不慎，就会导致铁屑直接吸附在永磁铁上，难以分离，导致磁场模拟不准确。

因此，需要提供一种物理实验用磁场模拟装置，旨在解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种物理实验用磁场模拟装置，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种物理实验用磁场模拟装置，包括铁屑收集罩、翻转板、撞击板、卡爪、模拟盘和底板，底板上端两侧均安装有一块侧板，两块侧板相平行设置，侧板的顶端中部均竖直安装有一根导杆，导杆上穿设有一块升降板，升降板滑动设置在两根导杆上，两根导杆顶部安装有顶梁板，顶梁板顶端中部安装有气缸，气缸通过伸缩杆与升降板相连接；升降板底部安装有电磁铁盒，电磁铁盒内部安装有电磁铁，电磁铁盒外部包裹有铁屑收集罩，铁屑收集罩下方设有模拟盘，模拟盘内设为铁屑分布槽，模拟盘底端中部设有两个卡爪，两个卡爪之间放置有永磁铁；

模拟盘两侧设有滑块，滑块滑动设置在固定框内侧的滑槽中；固定框两侧均固定在翻转板上，翻转板外侧中部设有翻转轴，翻转轴转动设置在侧板的翻转轴孔内，翻转轴两侧的翻转板上还安装有转向杆，转向杆滑动设置在侧板的弧形滑槽内，弧形滑槽内设有第三弹簧，第三弹簧沿弹簧槽设置，第三弹簧的一端与转向杆相抵。

作为本发明进一步的方案，所述导杆底端安装有弹簧限位座，弹簧限位座上方的导杆上套设有第一弹簧，升降板设置于第一弹簧上方的导杆上。

作为本发明进一步的方案，所述电磁铁由铁芯及绕设在铁芯上的线圈组成。

作为本发明进一步的方案，卡爪外侧设有镶嵌块，镶嵌块内设置有转动块，转动块连接螺杆，螺杆穿过固定块内螺孔后连接握柄，固定块固定在模拟盘底部。

作为本发明进一步的方案，所述铁屑收集罩、模拟盘、握柄、固定块、螺杆、转动块、镶嵌块以及卡爪均为非金属材质。

作为本发明进一步的方案，所述滑块前后两侧均设有连接块，连接块连接连杆，连杆另一端设有第二弹簧。

作为本发明进一步的方案，所述模拟盘底侧设有撞击板，撞击板侧面设有撞击块，撞击块与凸轮相抵，凸轮安装在电机的电机轴上。

作为本发明进一步的方案，所述翻转板的翻转角度为0-90°。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明的结构稳固，操作方便，通过在两侧板顶部安装导杆及顶梁板，并通过气缸的伸缩杆带动升降板沿导杆进行升降运动，带动电磁铁盒及铁屑收集罩上下运动，当电磁铁盒内线圈通电时，产生的吸力将铁屑吸附在铁屑收集罩表面，利于对铁屑的收集，当电磁铁盒内线圈断电时，又方便铁屑收集罩表面的铁屑掉落，铁屑落在模拟盘的铁屑分布槽内；通过卡爪将永磁铁固定于模拟盘底部后，振动模拟盘使得铁屑沿永磁铁的磁场分布，通过进行0-90°的翻转，利于对模拟的磁场展示，物理实验操作便捷，磁场模拟准确。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为发明的结构示意图。

图2为发明中模拟盘及固定框的俯视图。

图3为发明中模拟盘的结构示意图。

图4为发明中侧板上弧形滑槽的结构示意图。

附图标记：1-气缸、2-伸缩杆、3-顶梁板、4-升降板、5-导杆、6-铁芯、7-线圈、8-电磁铁盒、9-铁屑收集罩、10-第一弹簧、11-弹簧限位座、12-转向杆、13-翻转轴、14-翻转板、15-电机、16-凸轮、17-撞击块、18-撞击板、19-握柄、20-固定块、21-螺杆、22-转动块、23-永磁铁、24-卡爪、25-镶嵌块、26-模拟盘、27-铁屑分布槽、28-底板、29-连接块、30-连杆、31-第二弹簧、32-侧板、33-固定框、34-滑槽、35-滑块、36-翻转轴孔、37-弧形滑槽、38-弹簧槽、39-第三弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

参见图1～图4，本实施例中，一种物理实验用磁场模拟装置，包括铁屑收集罩9、翻转板14、撞击板18、卡爪24、模拟盘26和底板28，所述底板28上端两侧均安装有一块侧板32，两块侧板32相平行设置，侧板32的顶端中部均竖直安装有一根导杆5，导杆5底端安装有弹簧限位座11，弹簧限位座11上方的导杆5上套设有第一弹簧10，第一弹簧10上方的导杆5上穿设有一块升降板4，升降板4滑动设置在两根导杆5上，两根导杆5顶部安装有顶梁板3，顶梁板3顶端中部安装有气缸1，气缸1通过伸缩杆2与升降板4相连接；

所述升降板4底部安装有电磁铁盒8，电磁铁盒8内部安装有电磁铁，电磁铁由铁芯6及绕设在铁芯6上的线圈7组成，所述电磁铁盒8外部包裹有铁屑收集罩9。

当气缸1启动后，其伸缩杆2伸出时带动升降板4沿导杆5向下运动并压缩第一弹簧10，与此同时，升降板4底部安装的电磁铁盒8及铁屑收集罩9一同向下运动，当升降板4下降到一定高度时，电磁铁盒8内的线圈7通电，此时，铁芯6及线圈7组成的电磁铁产生吸力，将铁屑吸附在铁屑收集罩9上；而当电磁铁盒8内的线圈7断电时，铁屑会从铁屑收集罩9上掉落。

所述铁屑收集罩9下方设有模拟盘26，模拟盘26内设为铁屑分布槽27，模拟盘26底端中部设有两个卡爪24，两个卡爪24之间放置有永磁铁23，所述卡爪24外侧设有镶嵌块25，镶嵌块25内设置有转动块22，转动块22连接螺杆21，螺杆21穿过固定块20内螺孔后连接握柄19，固定块20固定在模拟盘26底部，当转动螺杆21时，螺杆21相对于固定块20前进或后退，从而带动卡爪24位置前进或后退，便于调节两个卡爪24之间放置永磁铁23的大小。

优选的，在本实施例中，铁屑收集罩9、模拟盘26、握柄19、固定块20、螺杆21、转动块22、镶嵌块25以及卡爪24均为非金属材质，避免对永磁铁23的磁场分布造成影响。

所述模拟盘26两侧设有滑块35，滑块35滑动设置在固定框33内侧的滑槽34中，滑块35前后两侧均设有连接块29，连接块29连接连杆30，连杆30另一端设有第二弹簧31，所述模拟盘26底侧设有撞击板18，撞击板18侧面设有撞击块17，撞击块17与凸轮16相抵，凸轮16安装在电机15的电机轴上，当电机15启动后，其电机轴带动凸轮16转动并不断对撞击块17进行撞击，撞击块17通过撞击板18带动模拟盘26在固定框33内前后滑动并压缩两侧的第二弹簧31，从而实现模拟盘26的往复运动，利于落在铁屑分布槽27内的铁屑均匀分布在模拟盘26内，并沿模拟盘26底部固定的永磁铁23的磁场分布，从而对永磁铁23的磁场进行模拟。

在上述永磁铁23的磁场模拟过程中，电磁铁盒8内的线圈7为断电状态，避免电磁铁产生的磁场对永磁铁23磁场造成干扰。

所述固定框33两侧均固定在翻转板14上，翻转板14外侧中部设有翻转轴13，翻转轴13转动设置在侧板32的翻转轴孔36内，翻转轴13两侧的翻转板14上还安装有转向杆12，转向杆12滑动设置在侧板32的弧形滑槽37内，弧形滑槽37内设有第三弹簧39，第三弹簧39沿弹簧槽38设置，第三弹簧39的一端与转向杆12相抵。

当铁屑沿永磁铁23的磁场均匀分布在模拟盘26上后，通过转动翻转板14，使得其上的转向杆12沿弧形滑槽37进行0-90°的翻转，方便将固定框33及模拟盘26翻转一定角度，利于远处的学生观看。

演示结束后，取出永磁铁23，升降板4带动电磁铁盒8及铁屑收集罩9下降至模拟盘26上方时，线圈7通电后，电磁铁产生的吸力对铁屑分布槽27内铁屑吸附并收集至铁屑收集罩9外侧，方便对铁屑分布槽27内铁屑进行收集，便于下次的模拟使用，操作方便快捷。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种物理实验用磁场模拟装置，包括铁屑收集罩(9)、翻转板(14)、撞击板(18)、卡爪(24)、模拟盘(26)和底板(28)，底板(28)上端两侧均安装有一块侧板(32)，两块侧板(32)相平行设置，侧板(32)的顶端中部均竖直安装有一根导杆(5)，导杆(5)上穿设有一块升降板(4)，升降板(4)滑动设置在两根导杆(5)上，两根导杆(5)顶部安装有顶梁板(3)，顶梁板(3)顶端中部安装有气缸(1)，气缸(1)通过伸缩杆(2)与升降板(4)相连接；其特征在于，升降板(4)底部安装有电磁铁盒(8)，电磁铁盒(8)内部安装有电磁铁，电磁铁盒(8)外部包裹有铁屑收集罩(9)，铁屑收集罩(9)下方设有模拟盘(26)，模拟盘(26)内设为铁屑分布槽(27)，模拟盘(26)底端中部设有两个卡爪(24)，两个卡爪(24)之间放置有永磁铁(23)；

模拟盘(26)两侧设有滑块(35)，滑块(35)滑动设置在固定框(33)内侧的滑槽(34)中，滑块(35)前后两侧均设有连接块(29)，连接块(29)连接连杆(30)，连杆(30)另一端设有第二弹簧(31)；固定框(33)两侧均固定在翻转板(14)上，翻转板(14)外侧中部设有翻转轴(13)，翻转轴(13)转动设置在侧板(32)的翻转轴孔(36)内，翻转轴(13)两侧的翻转板(14)上还安装有转向杆(12)，转向杆(12)滑动设置在侧板(32)的弧形滑槽(37)内，弧形滑槽(37)内设有第三弹簧(39)，第三弹簧(39)沿弹簧槽(38)设置，第三弹簧(39)的一端与转向杆(12)相抵。

2.根据权利要求1所述的物理实验用磁场模拟装置，其特征在于，所述导杆(5)底端安装有弹簧限位座(11)，弹簧限位座(11)上方的导杆(5)上套设有第一弹簧(10)，升降板(4)设置于第一弹簧(10)上方的导杆(5)上。

3.根据权利要求2所述的物理实验用磁场模拟装置，其特征在于，所述电磁铁由铁芯(6)及绕设在铁芯(6)上的线圈(7)组成。

4.根据权利要求3所述的物理实验用磁场模拟装置，其特征在于，卡爪(24)外侧设有镶嵌块(25)，镶嵌块(25)内设置有转动块(22)，转动块(22)连接螺杆(21)，螺杆(21)穿过固定块(20)内螺孔后连接握柄(19)，固定块(20)固定在模拟盘(26)底部。

5.根据权利要求4所述的物理实验用磁场模拟装置，其特征在于，所述铁屑收集罩(9)、模拟盘(26)、握柄(19)、固定块(20)、螺杆(21)、转动块(22)、镶嵌块(25)以及卡爪(24)均为非金属材质。

6.根据权利要求1所述的物理实验用磁场模拟装置，其特征在于，所述模拟盘(26)底侧设有撞击板(18)，撞击板(18)侧面设有撞击块(17)，撞击块(17)与凸轮(16)相抵，凸轮(16)安装在电机(15)的电机轴上。

7.根据权利要求6所述的物理实验用磁场模拟装置，其特征在于，翻转板(14)的翻转角度为0-90°。

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