CN110675713A - 一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于物理实验模拟教具技术领域，尤其为一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，包括模拟装置主体，还包括主底板、转动支撑板和翻转支撑板，主底板的顶面安装有支撑底座，转动支撑板底面固定有支撑轴；支撑轴的底端贯穿支撑底座顶面后延伸至支撑底座内部，在支撑底座内安装有旋转驱动组件；转动支撑板顶面固定有托板，翻转支撑板底面固定有翻转板；本发明装置的模拟装置主体可进行转动调节，以便于从不同角度观察铁屑分布情况以及不同位置的学生进行观察，同时装置还可进行翻转角度的调节，便于不同位置的学生进行观察，且通过翻转过程中产生的抖动还可使得铁屑分布更加均匀，保证实验结果的准确度。

Description

一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置

技术领域

本发明属于物理实验模拟教具技术领域，具体涉及一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置。

背景技术

电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称，随时间变化的电场产生磁场，随时间变化的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场，电磁场可由变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是以光 速向四周传播，形成电磁波，电磁场是电磁作用的媒介，具有能量和动量，是物质的一种存在形式，电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯韦方程组确定。

由于电磁场看不见，也摸不到，因此在电磁场的物理实验中，通常为通过配置模拟装置，使学生可直观看见电磁场磁力线的分布情况，通常通过线圈通电产生磁性，利用碎铁屑受到磁力后的分布情况来模拟电磁场磁力线的分布情况。

原有电磁场立体模拟装置，通常只能对装置转动调节，以便于观察，而不能对装置的翻转角度进行调节，影响不同位置的学生对碎铁屑分布情况的观察。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，具有调节方便、以及便于不同方位学生对碎铁屑分布情况进行观察的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，包括模拟装置主体，还包括主底板、转动支撑板和翻转支撑板，所述主底板的底部四角分别安装有万向轮，所述主底板的顶面安装有支撑底座，所述转动支撑板处在所述支撑底座的正上方，且在所述转动支撑板底面固定有支撑轴；所述支撑轴的底端贯穿支撑底座顶面后延伸至所述支撑底座内部，在所述支撑底座内安装有驱动所述支撑轴转动的旋转驱动组件；所述翻转支撑板处在所述转动支撑板的正上方，且在所述转动支撑板顶面固定有托板，所述翻转支撑板底面固定有翻转板，且托板和翻转板通过转轴连接；所述转动支撑板顶面还安装有翻转电机，所述翻转电机的输出轴上与所述翻转板之间安装有驱动所述翻转板翻转的角度调节组件；所述模拟装置主体安装在所述翻转支撑板顶面；所述翻转支撑板的顶面还安装有透明防护罩，且该透明防护罩包围所述模拟装置主体。

作为本发明的一种优选技术方案，所述旋转驱动组件包括转动电机、主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮固定在所述转动电机输出轴上，所述从动齿轮固定在所述支撑轴的嵌入端上，且所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合连接；所述支撑轴的底端与所述支撑底座的内底面之间安装有轴承。

作为本发明的一种优选技术方案，所述角度调节组件包括驱动轴、连杆、偏心轴和转盘，所述转盘固定在所述翻转电机的输出轴上，所述驱动轴固定在所述翻转板表面，所述偏心轴固定在所述转盘表面，所述连杆的一端与所述驱动轴铰接、另一端与所述偏心轴铰接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述转动支撑板的底面固定有轮架，所述轮架的底端安装有滚轮，且所述滚轮的外壁接触所述支撑底座顶面。

作为本发明的一种优选技术方案，所述翻转支撑板的底面安装有辅助支撑柱，且所述辅助支撑柱的底端与所述翻转支撑板铰接、底端与所述转动支撑板铰接；所述辅助支撑柱包括伸缩柱、固定柱和伸缩弹簧，所述固定柱顶面开设有供所述伸缩柱端部嵌入的活动槽，所述伸缩柱的底端可上下往复活动地嵌入所述活动槽内、顶端伸出所述活动槽，所述伸缩弹簧分布在所述伸缩柱的嵌入端端面与所述活动槽的槽底之间。

作为本发明的一种优选技术方案，所述模拟装置主体包括装置底板，在所述装置底板顶面左右两端分别安装有侧板，所述侧板的顶端安装有顶板，在所述顶板底面安装有永磁体，两个所述侧板的内侧顶端安装有铁屑盒，两个所述侧板的内侧还分布有可上下活动的活动板，所述活动板的顶面安装有线圈。

作为本发明的一种优选技术方案，所述永磁体处在所述铁屑盒正上方，所述铁屑盒处在所述线圈正上方；在所述装置底板顶面还安装有气缸，且所述气缸的活塞杆与所述活动板底面固定相连；在所述装置底板顶端还安装有两根相对分布的导向杆，所述导向杆纵向贯穿活动板，且在所述导向杆上套设有处在所述活动板与所述装置底板顶面之间的辅助弹簧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的电磁场立体模拟装置可便捷移动，使用方便，装置的模拟装置主体可进行转动调节，以便于从不同角度观察铁屑分布情况以及不同位置的学生进行观察，同时装置还可进行翻转角度的调节，一方面进一步便于不同位置的学生进行观察，另一方面通过翻转过程中产生的抖动还可使得铁屑分布更加均匀，保证实验结果的准确度。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中的模拟装置主体正面结构示意图；

图3为本发明中的角度调节组件正面结构示意图；

图4为本发明中的辅助支撑柱正面剖视结构示意图；

图中：1、主底板；2、支撑底座；3、滚轮；4、轮架；5、转动支撑板；6、辅助支撑柱；61、伸缩柱；62、固定柱；63、活动槽；64、伸缩弹簧；7、翻转支撑板；8、模拟装置主体；80、顶板；81、侧板；82、装置底板；83、气缸；84、辅助弹簧；85、活动板；86、导向杆；87、线圈；88、铁屑盒；89、永磁体；9、透明防护罩；10、托板；11、翻转板；12、角度调节组件；121、驱动轴；122、连杆；123、偏心轴；124、转盘；13、翻转电机；14、主动齿轮；15、转动电机；16、从动齿轮；17、轴承；18、支撑轴；19、万向轮。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

实施例

请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，包括模拟装置主体8，还包括主底板1、转动支撑板5和翻转支撑板7，主底板1的底部四角分别安装有万向轮19，可利用万向轮19对装置进行移动，主底板1的顶面安装有支撑底座2，转动支撑板5处在支撑底座2的正上方，且在转动支撑板5底面固定有支撑轴18，支撑轴18对转动支撑板5进行支撑，使转动支撑板5与支撑底座2隔离，同时通过支撑轴18带动转动支撑板5旋转；支撑轴18的底端贯穿支撑底座2顶面后延伸至支撑底座2内部，在支撑底座2内安装有驱动支撑轴18转动的旋转驱动组件，利用旋转驱动组件驱动支撑轴18转动，从而利用支撑轴18带动转动支撑板5旋转；翻转支撑板7处在转动支撑板5的正上方，且在转动支撑板5顶面固定有托板10，翻转支撑板7底面固定有翻转板11，且托板10和翻转板11通过转轴连接，因此翻转板11可相对于托板10翻转；转动支撑板5顶面还安装有翻转电机13，翻转电机13的输出轴上与翻转板11之间安装有驱动翻转板11翻转的角度调节组件12，利用翻转电机13带动角度调节组件12动作，并利用角度调节组件12带动翻转板11翻转；模拟装置主体8安装在翻转支撑板7顶面；翻转支撑板7的顶面还安装有透明防护罩9，且该透明防护罩9包围模拟装置主体8，对模拟装置主体8起到安全防护作用。

具体的，根据附图1所示，本实施例中，旋转驱动组件包括转动电机15、主动齿轮14和从动齿轮16，主动齿轮14固定在转动电机15输出轴上，从动齿轮16固定在支撑轴18的嵌入端上，且从动齿轮16与主动齿轮14啮合连接；支撑轴18的底端与支撑底座2的内底面之间安装有轴承17，启动转动电机15，利用转动电机15带动主动齿轮14旋转，因此主动齿轮14会带动从动齿轮16转动，从动齿轮16带动支撑轴18旋转，实现对装置的旋转调节。

具体的，根据附图1和附图3所示，本实施例中，角度调节组件12包括驱动轴121、连杆122、偏心轴123和转盘124，转盘124固定在翻转电机13的输出轴上，驱动轴121固定在翻转板11表面，偏心轴123固定在转盘124表面，连杆122的一端与驱动轴121铰接、另一端与偏心轴123铰接，启动翻转电机13，利用翻转电机13带动转盘124转动，转盘124上的偏心轴123做圆形路线的运动，不断拉动连杆122往复翻转，连杆122往复翻转后则带动翻转板11围绕翻转板11与托板10之间的转轴翻转。

具体的，根据附图1所示，本实施例中，转动支撑板5的底面固定有轮架4，轮架4的底端安装有滚轮3，且滚轮3的外壁接触支撑底座2顶面，转动支撑板5转动时，轮架4和滚轮3对转动支撑板5起到了稳定支撑效果，保证转动支撑板5转动的稳定性，且轮架4利用滚轮3可靠转动。

具体的，根据附图1个附图4所示，本实施例中，翻转支撑板7的底面安装有辅助支撑柱6，且辅助支撑柱6的底端与翻转支撑板7铰接、底端与转动支撑板5铰接；辅助支撑柱6包括伸缩柱61、固定柱62和伸缩弹簧64，固定柱62顶面开设有供伸缩柱61端部嵌入的活动槽63，伸缩柱61的底端可上下往复活动地嵌入活动槽63内、顶端伸出活动槽63，伸缩弹簧64分布在伸缩柱61的嵌入端端面与活动槽63的槽底之间，翻转支撑板7翻转时，辅助支撑柱6对翻转支撑板7起到辅助支撑效果，伸缩柱61在伸缩弹簧64的作用下，始终有向外伸出的运动趋势，可视作阻尼效果，保证翻转支撑板7翻转的稳定性。

具体的，根据附图2所示，本实施例中，模拟装置主体8包括装置底板82，在装置底板82顶面左右两端分别安装有侧板81，侧板81的顶端安装有顶板80，在顶板80底面安装有永磁体89，两个侧板81的内侧顶端安装有铁屑盒88，两个侧板81的内侧还分布有可上下活动的活动板85，活动板85的顶面安装有线圈87，在使用时，模拟装置主体8连接电性电流源，在铁屑盒88内铺设一层碎铁屑，装置启动后，线圈87带电产生磁性，配合永磁体89，产生磁场，碎铁屑受到磁场力作用，会堆积于磁力线上，因此可通过碎铁屑的分布情况，推断出磁力线的分布情况，改变电流源输入电流的大小，可使磁力线有不同的分布情况。

具体的，根据附图2所示，本实施例中，永磁体89处在铁屑盒88正上方，铁屑盒88处在线圈87正上方；在装置底板82顶面还安装有气缸83，且气缸83的活塞杆与活动板85底面固定相连；在装置底板82顶端还安装有两根相对分布的导向杆86，导向杆86纵向贯穿活动板85，且在导向杆86上套设有处在活动板85与装置底板82顶面之间的辅助弹簧84，气缸83可对活动板85的高度进行调节，实现调节活动板85与铁屑盒88之间的距离，活动板85移动时，沿导向杆86进行移动，更加安全稳定。

本发明的工作原理及使用流程：本发明的电磁场立体模拟装置在使用时，模拟装置主体8连接电性电流源，在铁屑盒88内铺设一层碎铁屑，装置启动后，线圈87带电产生磁性，配合永磁体89，产生磁场，碎铁屑受到磁场力作用，会堆积于磁力线上，此外，可先启动翻转电机13，对模拟装置主体8的翻转角度进行调节，保证模拟装置主体8处于合适角度，翻转过程中产生的抖动，也可使铁屑盒88内的碎铁屑分布更加均匀；

实验进行过程中，启动转动电机15，使铁屑盒88转动，以便于不同位置的学生，以及学生从各个角度对碎铁屑进行观察。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，包括模拟装置主体（8），其特征在于：还包括主底板（1）、转动支撑板（5）和翻转支撑板（7），所述主底板（1）的底部四角分别安装有万向轮（19），所述主底板（1）的顶面安装有支撑底座（2），所述转动支撑板（5）处在所述支撑底座（2）的正上方，且在所述转动支撑板（5）底面固定有支撑轴（18）；所述支撑轴（18）的底端贯穿支撑底座（2）顶面后延伸至所述支撑底座（2）内部，在所述支撑底座（2）内安装有驱动所述支撑轴（18）转动的旋转驱动组件；所述翻转支撑板（7）处在所述转动支撑板（5）的正上方，且在所述转动支撑板（5）顶面固定有托板（10），所述翻转支撑板（7）底面固定有翻转板（11），且托板（10）和翻转板（11）通过转轴连接；所述转动支撑板（5）顶面还安装有翻转电机（13），所述翻转电机（13）的输出轴上与所述翻转板（11）之间安装有驱动所述翻转板（11）翻转的角度调节组件（12），所述模拟装置主体（8）安装在所述翻转支撑板（7）顶面；所述翻转支撑板（7）的顶面还安装有透明防护罩（9），且该透明防护罩（9）包围所述模拟装置主体（8）。

2.根据权利要求1所述的一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，其特征在于：所述旋转驱动组件包括转动电机（15）、主动齿轮（14）和从动齿轮（16），所述主动齿轮（14）固定在所述转动电机（15）输出轴上，所述从动齿轮（16）固定在所述支撑轴（18）的嵌入端上，且所述从动齿轮（16）与所述主动齿轮（14）啮合连接；所述支撑轴（18）的底端与所述支撑底座（2）的内底面之间安装有轴承（17）。

3.根据权利要求1所述的一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，其特征在于：所述角度调节组件（12）包括驱动轴（121）、连杆（122）、偏心轴（123）和转盘（124），所述转盘（124）固定在所述翻转电机（13）的输出轴上，所述驱动轴（121）固定在所述翻转板（11）表面，所述偏心轴（123）固定在所述转盘（124）表面，所述连杆（122）的一端与所述驱动轴（121）铰接、另一端与所述偏心轴（123）铰接。

4.根据权利要求1所述的一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，其特征在于：所述转动支撑板（5）的底面固定有轮架（4），所述轮架（4）的底端安装有滚轮（3），且所述滚轮（3）的外壁接触所述支撑底座（2）顶面。

5.根据权利要求1所述的一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，其特征在于：所述翻转支撑板（7）的底面安装有辅助支撑柱（6），且所述辅助支撑柱（6）的底端与所述翻转支撑板（7）铰接、底端与所述转动支撑板（5）铰接；所述辅助支撑柱（6）包括伸缩柱（61）、固定柱（62）和伸缩弹簧（64），所述固定柱（62）顶面开设有供所述伸缩柱（61）端部嵌入的活动槽（63），所述伸缩柱（61）的底端可上下往复活动地嵌入所述活动槽（63）内、顶端伸出所述活动槽（63），所述伸缩弹簧（64）分布在所述伸缩柱（61）的嵌入端端面与所述活动槽（63）的槽底之间。

6.根据权利要求1所述的一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，其特征在于：所述模拟装置主体（8）包括装置底板（82），在所述装置底板（82）顶面左右两端分别安装有侧板（81），所述侧板（81）的顶端安装有顶板（80），在所述顶板（80）底面安装有永磁体（89），两个所述侧板（81）的内侧顶端安装有铁屑盒（88），两个所述侧板（81）的内侧还分布有可上下活动的活动板（85），所述活动板（85）的顶面安装有线圈（87）。

7.根据权利要求6所述的一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，其特征在于：所述永磁体（89）处在所述铁屑盒（88）正上方，所述铁屑盒（88）处在所述线圈（87）正上方；在所述装置底板（82）顶面还安装有气缸（83），且所述气缸（83）的活塞杆与所述活动板（85）底面固定相连；在所述装置底板（82）顶端还安装有两根相对分布的导向杆（86），所述导向杆（86）纵向贯穿活动板（85），且在所述导向杆（86）上套设有处在所述活动板（85）与所述装置底板（82）顶面之间的辅助弹簧（84）。

Images