CN201716911U - 涡流现象演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型为了解决中学物理教学中涡流现象演示仪器的演示不方便，成本高的缺点，提出了这样的一种解决方案：包括三个半径和厚度相同的圆形非磁性金属力矩盘(1，2，3)，一块磁铁，所述金属力矩盘中心均设有一个转轴，所述力矩盘(2)的半径方向均匀间隔分布盘片(6)，所述力矩盘(3)沿半径方向均匀间隔分布盘片(7)，盘片(7)比盘片(6)的弧度小。本实用新型的有益效果是：与教材上提供的仪器相比，本实用新型具有结构简单，加工容易，取材方便，演示效果十分直观，能够较好的对涡流现象进行演示。同时本实用新型还能够演示电磁阻尼的现象。

Description

涡流现象演示仪

技术领域

本实用新型涉及一种教学仪器，尤其涉及物理学上的涡流现象演示的教学仪器。 

背景技术

    涡流现象的原理为：在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电流，那么线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合电路，闭合电路中的磁通 量在不断发生改变，所以在导体的圆周方向会产生感应电动势和感应电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，所以这种在整块导体内部发生电 磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大。导体内部的涡流也会产生热量，如果导体的电阻率小，则涡流很强，产生的热量就很大。 

在中学物理教材中关于涡流这节内容，教材中缺少相应的教学仪器，只能利用教材中的图片或举一些电动机、变压器中的铁芯在线圈通电时变热加以说明，学生对涡流现象缺乏直观性的认识。 

发明内容

     为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单，取材方便，制作成本较低的一种涡流现象演示仪。 

 本实用新型的解决方案为涡流现象演示仪，其特征在于，包括三个半径和厚度相同的圆形非磁性金属力矩盘1，2，3，一块磁铁，所述金属力矩盘中心均设有一个转轴，所述力矩盘2的半径方向均匀间隔分布盘片6，所述力矩盘3沿半径方向均匀间隔分布盘片7，盘片7比盘片6的弧度小。在演示的时候，用金属力矩盘1如图1所示，手握力矩盘的中心轴4，用一块钕铁錋强磁体，在距离金属力矩盘表面2厘米左右移动，发现力矩盘跟着转动，磁体距力矩盘越近，移动越快，力矩盘转动也会不断加快。这就说明了磁体与力矩盘发生相对运动，力矩盘就产生了感生电流。但感生电流是怎样流动？有的学生认为是沿着大圆圈流动，如果电流是按照学生所说的那样流动，用图2所示的金属力矩盘2来演示就不会有感生电流产生，因为电路被截断了。但事实证明用强磁体在图2所示的表面移动，发现力矩盘也跟着转动，同第一次演示没有什么区别。证明学生认识是错误的。为什么二者区别不大，由于在磁体对应的部分还是整块铝板，可以看成是半径不等的圆环组成，当强磁体在铝板表面上方移动，圆环内磁通量发生了变化，这时的涡流仍然很强。再用另一只锯成细条状的力矩盘，如图3所示，用同样的方法演示，虽然磁体与力矩盘发生了相对运动，但发现力矩盘不会跟着转动，说明锯成细条状之后，磁体对应部分能组成的圆环就少，所以涡流就大为减弱. 

作为优选，所述磁铁为钕铁錋强磁体。磁铁的材料需要保证磁铁具有足够的磁力，类似的材料同样也能采用，以保证演示能够有足够好的直觉效果。

作为优选，所述金属力矩盘1,2,3为铝或铜制成。力矩盘的材料属性主要考虑采用非磁性的金属，同时成本比较低，取材十分方便，容易加工。 

作为优选，所述转轴包括轴套5和中心轴4，轴套5与中心轴4活动连接。演示时候，力矩盘以中心轴为圆心转动。 

作为优选，所述盘片6,7与轴套5固定连接。 

该实用新型还可以演示电磁阻尼，让力矩盘快速转动，如果让它自由转动，需要较长时间才能让它停下来，如果让强磁体靠近力矩盘，它就会很快停下来。同样用另一锯成细条状的力矩盘快速转动，让强磁体靠近，发现要它停下来的时间就比较长。 

本实用新型的有益效果是：与教材上提供的仪器相比，本实用新型具有结构简单，加工容易，取材方便，演示效果十分直观,能够较好的对涡流现象进行演示。同时本实用新型还能够演示电磁阻尼的现象。 

附图说明

图1为本实用新型的金属力矩盘1； 

图2为本实用新型的金属力矩盘2；

图3为本实用新型的金属力矩盘3。

具体实施方式

   下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。 

     实施例1：如图1，图2和图3所示，演示用的三个力矩盘1,2,3，半径和厚度都相同，所有的力矩盘均为铝制成，尽量减少力矩盘的不同对实验效果的影响，在中心处都设有一样的轴套和中心轴，图1中的力矩盘1为一整体，图2的力矩盘2半径方向均匀间隔分布盘片6，图3的力矩盘3沿半径方向均匀间隔分布盘片7，盘片7比盘片6的弧度小，也就是力矩盘3的盘片7比力矩盘2的盘片6要小很多。盘片间隔的距离与盘片相等。另外钕铁錋磁铁，磁铁的大小足以引起三个任何一个力矩盘的旋转。与力矩还有一在演示的时候，用力矩盘1如图1所示，手握力矩盘的中心轴4，用一块钕铁錋强磁体，在距离力矩盘表面2厘米左右移动，发现力矩盘1跟着转动，磁体距力矩盘1越近、移动越快，力矩盘1转动也会不断加快。这就说明了磁体与力矩盘1发生相对运动，力矩盘1就产生了感生电流。用图2所示的力矩盘2来演示发现力矩盘2也跟着转动，同第一次演示没有什么区别。为什么二者区别不大，由于在磁体对应的部分还是整块铝板，可以看成是半径不等的圆环组成，当强磁体在力矩盘2表面上方移动，圆环内磁通量发生了变化，这时的涡流仍然很强。再用另一只锯成细条状的力矩盘3，如图3所示，用同样的方法演示，虽然磁体与力矩盘3发生了相对运动，但发现力矩盘3不会跟着转动，说明锯成细条状之后，磁体对应部分能组成的圆环就少，所以涡流就大为减弱. 该实用新型还可以演示电磁阻尼，让力矩盘快速转动，如果让它自由转动，需要较长时间才能让它停下来，如果让强磁体靠近力矩盘，它就会很快停下来。同样用另一锯成细条状的力矩盘快速转动，让强磁体靠近，发现要它停下来的时间就比较长。 

Claims (5)

1.涡流现象演示仪，其特征在于，包括三个半径和厚度相同的圆形非磁性金属力矩盘（1，2，3），一块磁铁，所述金属力矩盘中心均设有一个转轴，所述力矩盘（2）的半径方向均匀间隔分布盘片（6），所述力矩盘（3）沿半径方向均匀间隔分布盘片（7），盘片（7）比盘片（6）的弧度小。

2.根据权利要求1所述的涡流现象演示仪，其特征在于，所述磁铁为钕铁錋强磁体。

3.根据权利要求2所述的涡流现象演示仪，其特征在于，所述金属力矩盘（1,2,3）为铝或铜制成。

4.根据权利要求3所述的涡流现象演示仪，其特征在于，所述转轴包括轴套（5）和中心轴（4），轴套（5）与中心轴（4）活动连接。

5.根据权利要求4所述的涡流现象演示仪，其特征在于，所述盘片（6,7）与轴套（5）固定连接。

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