CN202758527U - 一种电磁感应试验演示装置 - Google Patents

Abstract

一种电磁感应试验演示装置，属于教学仪器设备技术领域，目的是提供一种电磁感应试验演示装置，由开关（1）、电线（2）、支架（3）、顶针（4）、橡皮橡皮弹丸（5）、钢管（6）、电容（7）、电池组（8）组成；所述的电池组（8）正极与开关（1）上Ⅰ号螺丝相连接，电池组（8）负极由电线（2）与电容（7）负极相连接，电容（7）正极与开关（1）上Ⅱ号螺丝相连接，电池组（8）负极与钢管（6）上电线入口端相连接，钢管（6）上电线出口端与开关（1）上Ⅲ号螺丝相连接，在钢管（6）尾部设置有顶针（4），钢管（6）与顶针（4）设置在支架（3）上，所述的钢管（6）上绕制有多匝线圈；结构组装简单，能够清楚的演示电磁感应存在的情况，方便教学移动位置。

Description

一种电磁感应试验演示装置

技术领域

本实用新型属于教学仪器设备技术领域，具体涉及一种电磁感应试验演示装置。

背景技术

电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的武器，与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程。因而引起了世界各国军事家们的关注。自80年代初期以来，电磁炮在未来武器的发展计划中，已成为越来越重要的部分。其类型有线圈型、轨道型、重接型，其基本原理都是采用了由加速线圈和弹丸线圈构成，根据通电线圈之间磁场的相互作用实现电磁感应原理而工作的。

在目前的物理教学中，电磁感应是比较重要的内容之一，传统的方法是采用一块或两块蹄型磁铁平放，再用多匝线圈捆扎起来模拟单根导线，做切割蹄型磁铁的磁力线运动，由于设备简单，在做实验时需临时组装，致使携带不方便，观察结果不明显，教学的演示效果不理想，从而使电磁感应教学只能停留在对理论的想象上，学生不能直观的理解理论的含义，降低了学习的效率。

还有的演示仪器就是利用涡流效应来演示电磁感应现象，这些仪器用一些二极管或是小灯泡发光，其出现的结果是，感应电流出现的时间非常短暂，实验人员不容易观察到，加之实验所用的器材也是临时连接在一起的，使用不太方便，实验效果不是很好。    

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电磁感应试验演示装置，结构组装简单，操作方便，能够清楚的演示电磁感应存在的情况，形象直观，方便教学移动位置。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：

一种电磁感应试验演示装置，由开关1、电线2、支架3、顶针4、弹丸5、电磁管6、电容7、电池组8组成；其特征在于：所述的电池组8正极与开关1上Ⅰ号螺丝相连接，电池组8负极由电线2与电容7负极相连接，电容7正极与开关1上Ⅱ号螺丝相连接，电池组8负极与电磁管6上电线入口端相连接，电磁管6上电线出口端与开关1上Ⅲ号螺丝相连接，在电磁管6尾部设置有顶针4，电磁管6与顶针4设置在支架3上，所述的电磁管6上绕制有多匝线圈。

所述的开关1为单刀双掷式开关。

所述的电池组8用多节1.5V干电池组成，其盒子正极、负极端设置有多个调解旋钮。

本实用新型的有益效果：

所述的一种电磁感应试验演示装置，是一种线圈式电磁炮模拟装置，利用电磁感应原理来实现电磁炮发射弹丸的过程，由普通的8个1.5V干电池组成电源，外加一个大容量电容7，先由电容7进行充电，后经电容7放电形成瞬间强大放电流，从而产生一个瞬态较大的磁场力，使电磁管6内的弹丸5快速飞出。其整个装置组成结构简单，操作直观既好玩，模拟性又强，能够清楚的演示电磁感应存在的情况，形象直观，方便教学移动位置。

附图说明

附图为本实用新型原理结构示意图。

图中，开关1、电线2、支架3、顶针4、弹丸5、电磁管6、电容7、电池组8。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述:

一种电磁感应试验演示装置，由开关1、电线2、支架3、顶针4、弹丸5、电磁管6、电容7、电池组8组成；所述的电池组8正极与开关1上Ⅰ号螺丝相连接，电池组8负极由电线2与电容7负极相连接，电容7正极与开关1上Ⅱ号螺丝相连接，电池组8负极与电磁管6上电线入口端相连接，其电池组8用多节1.5V干电池组成，其盒子上正极、负极端设置有多个调解旋钮；电磁管6上电线出口端与开关1上Ⅲ号螺丝相连接，其开关1为单刀双掷式开关，在电磁管6尾部设置有顶针4，顶针4由非金属材料制成，电磁管6与顶针4设置在支架3上，支架3可由非金属材料制成，所述的电磁管6上绕制有多匝铜丝线圈。

其基本原理为：如附图所示模拟装置，图中开关1为单刀双掷开关，电容7为容量较大的电解电容，电磁管6为钢管上绕制有多匝铜丝线圈，具据匝数可根据试验范围来确定，实验时先将开关1扳向Ⅰ号螺丝处，使电容7处于充电状态，然后将开关1扳向Ⅲ号螺丝处，这时电容7进入放电状态，电容7内的电量进行放电，形成瞬间强大放电流，从而产生一个瞬间较大的磁场力，使电磁管6内的弹丸5很快飞出，电磁管6与弹丸5采用均为金属制成，两者滑动无摩擦；为防止伤到人，试验时其电磁管6的方向朝墙壁摆放，根据试验效果可依次增加电池数量使电压逐渐增大。

以下为试验后得出的结论及数据：

1、电压升高对射程的影响，以下为实验数据（取5次平均值）：

电压	射程
		6V	0.81m
9V	0.92m
		18V	1.12m
36V	1.68m

实验数据表明，虽然随电压升高，射程是有所增加，但是增加量很有限，与电压的升高不成比例。

2、线圈匝数对电磁炮的射程的影响，以下为实验数据（取5次平均值）：

线圈匝数	射程
		20匝	0.10m
50匝	0.41m
		100匝	0.79m
200匝	0.83m
		300匝	0.90m

实验数据表明，当线圈匝数较少时，匝数对射程的影响非常大，但当线圈匝数较大，特别是上百以后，线圈匝数对射程的影响就不是那么明显了。而且线圈匝数太多的话，会造成电磁管6过重，影响射击。

3、顶针4的质量对射程影响，以下为实验数据（取5次平均值）：

撞针质量	射  程
		0.1g	0.48m
0.25g	0.81m
		0.35g	0.56m
0.5g	0.22m

4、电容7对电磁炮射程的影响，在加入了一个容量较大的电解电容器后，射程一下由一米以下增加到1.5米左右。

　同轴线圈炮与电磁轨道炮相比有三个优点：一是加速力大，它的加速力峰值是电磁轨道炮的100倍。第二个优点是，由于同轴线圈炮中弹丸5不与炮膛直接接触，是靠磁悬浮力运动的，因而电磁管6与弹丸5之间无摩擦。而且加速力施加于整个弹丸5之上，从而使能量利用率较高，一般可达50%。第三个优点是需要的电流较小，不存在兆安级的脉冲电流，可使开关1装置简化。 　　一般来说，同轴线圈炮适用于与轨道炮相比发射初速度较低，口径与质量较大的弹丸5。电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量，不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾，因而具有良好的隐蔽性。电磁炮可根据目标的性质和距离，调节、选择适当的能量来调整弹丸5的射程。而且电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置，故而重量轻、体积小、结构简单、运输以及后勤保障等方面更为安全可靠和方便。

Claims (3)

1.一种电磁感应试验演示装置，由开关（1）、电线（2）、支架（3）、顶针（4）、弹丸（5）、电磁管（6）、电容（7）、电池组（8）组成；其特征在于：所述的电池组（8）正极与开关（1）上Ⅰ号螺丝相连接，电池组（8）负极由电线（2）与电容（7）负极相连接，电容（7）正极与开关（1）上Ⅱ号螺丝相连接，电池组（8）负极与电磁管（6）上电线入口端相连接，电磁管（6）上电线出口端与开关（1）上Ⅲ号螺丝相连接，在电磁管（6）尾部设置有顶针（4），电磁管（6）与顶针（4）设置在支架（3）上，所述的电磁管（6）上绕制有多匝线圈。

2.根据权利要求1所述的一种电磁感应试验演示装置，其特征在于：所述的开关（1）为单刀双掷式开关。

3.根据权利要求1所述的一种电磁感应试验演示装置，其特征在于：所述的电池组（8）用多节1.5V干电池组成，其盒子正极、负极端设置有多个调解旋钮。

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