CN203276672U - 地磁演示机构及电磁感应演示系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁感应演示系统，包括奥斯特实验演示机构、线圈演示机构、摆动演示机构、地磁演示机构和发电演示机构，可分别验证电磁感应中的奥斯特实验、左手定则、右手定则、安培力、楞次定律、地磁的存在和电力产生原理，演示全面且操作方便，再者，其内的各个机构相互独立，可单独使用或者自由组合，使用灵活。其中，所述地磁演示机构包括安装架、转动安装于所述安装架上的转动框、与所述转动框相连的第一操作件、缠绕于所述转动框上的地磁线圈和与所述地磁线圈电连接的第一电表，操作所述第一操作件以带动所述转动框和其上的地磁线圈沿垂直于所述地磁线圈轴线的转动，演示时只需转动第一操作件并观察第一电表即可，操作方便。

Description

地磁演示机构及电磁感应演示系统

技术领域

本实用新型涉及一种电磁感应演示系统，尤其涉及一种具有地磁演示的电磁感应演示系统。

背景技术

电磁感应现象的发现，是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。

然而，现有的电磁感应演示设备从最为原始的奥斯特实验演示装置到电磁灯泡演示仪，其功能均比较单一，且不好操作，如奥斯特实验演示装置，一般包括小磁针、通电的导线，实验时需要演示者将拿着大小在小磁针上移动观看小磁针的转动，不但操作不便，且容易遗失导线。再者，现有的电磁感应演示设备中一般不包含地磁演示仪，观看者并不能从中直观的了解地球磁力的存在和地磁发电的原理，需要借助于传统的地磁演示仪，且传统的地磁演示仪也存在各种缺陷，如CN200910199319.0公开了一种壁挂式地磁发电演示装置，包括电子微安表、铁芯、上端限位板、线圈、轴向空心线轴、下限位板、立板和说明牌，操作时需要手动上下拉动铁芯以使线圈在磁场中做切割运动而发电，操作不便。

因此，需要一种可方便、全面的演示电磁感应原理和发展过程的电磁感应演示系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种地磁演示机构，该地磁演示机构操作方便、演示直观。

本实用新型的另一目的是提供一种电磁感应演示系统，该电磁感应演示系统演示全面，操作方便。

为了实现上述目的，本实用新型揭露了一种地磁演示机构，包括安装架、转动安装于所述安装架上的转动框、与所述转动框相连的第一操作件、缠绕于所述转动框上的地磁线圈和与所述地磁线圈电连接的第一电表，操作所述第一操作件以带动所述转动框和其上的地磁线圈沿垂直于所述地磁线圈轴线的转动。

与现有技术相比，本实用新型通过第一操作件转动地磁线圈，使得地磁线圈切割地磁线，通过观察电表中的电量，了解地磁的存在与发电过程，操作方便。

较佳者，所述地磁演示机构还包括底座，所述安装架转动安装于所述底座上。该方案使得演示者可以通过转动安装架，调节电磁线圈相对于地磁的位置，从而通过演示不同方向上转动地磁线圈的发电量使得演示者和观看者了解地磁的方向与分布，方便找到正确的地球磁力线倾斜角度，演示直观。

较佳者，所述第一操作件为圆盘。该方案使得演示时，需要转动圆盘，相对于把手、转动杆，不但不易损坏，且可以限制转动速度，使得转动速度可控，便于演示者演示不同速度的转动。

为了实现另一目的，本实用新型还揭露了一种电磁感应演示系统，包括奥斯特实验演示机构、线圈演示机构、摆动演示机构、地磁演示机构和发电演示机构，所述奥斯特实验演示机构包括第一电源、第一开关、导电杆和小磁针，所述第一开关控制所述第一电源对所述导电杆通电；所述摆动演示机构包括第一摆动演示单元和/或第二摆动演示单元和/或第三摆动演示单元，所述第一摆动演示单元包括机架、并排安装于所述机架上的第一磁铁和第二磁铁、悬挂于所述机架上的摆动环和第二感应金属环，所述第一磁铁和第二磁铁磁极性相反，所述摆动环套设于所述第一磁铁外并安装有第一感应金属环，所述第二感应金属环套设于所述第二磁铁外并与所述第一感应金属环电连接；所述第二摆动演示单元包括第三电源、第一摆动开关、机架、转动安装于所述机架上的第一转动摆、悬挂于所述第一转动摆下方的铁片、临近所述第一转动摆的第一线圈，所述第一线圈的轴线与所述第一转动摆的摆动方向垂直，且所述铁片与所述第一线圈的位置相对，所述第一摆动开关控制所述第三电源对所述第一线圈供电；所述第三摆动演示单元包括机架、转动安装于所述机架上的第二转动摆、安装于所述第二转动摆上的电磁铁、临近所述第二转动摆的第三线圈和与所述第三线圈电连接的第二电表，所述第三线圈的轴线与所述第二转动摆的摆动方向平行；所述地磁演示机构如上所述；所述发电演示机构包括转子、套设于所述转子上的发电线圈、套设于所述发电线圈外的定子、安装于所述定子上的电磁铁、与所述转子相连的第二操作件、与所述发电线圈电连接的发光组件。

与现有技术相比，本实用新型所述电磁感应演示系统包括至少六组演示机构，可分别了解奥斯特实验（奥斯特实验演示机构）、线圈通电后的变化与磁场分布情况（线圈演示机构）、左手定则（摆动演示机构）、右手定则（摆动演示机构）、安培力（摆动演示机构）、楞次定律（摆动演示机构）、地磁的存在（地磁演示机构）和电力产生原理（发电演示机构），从而全面了解整个电磁感应知识，演示全面。其中，所述奥斯特实验演示机构通过移动导电杆来演示通电导线周围存在磁场，相对于导线，导电杆更容易移动，不易丢失且操作方便。所述线圈演示机构操作时，只需按下相应的开关即可，不但操作方便，且当所述线圈演示机构包括第一线圈演示单元和第二线圈演示单元时，还可以形成对照组，当所述线圈演示机构包括第三线圈演示单元和第四线圈演示单元则具有演示形象、趣味性强的优势。所述地磁演示机构通过第一操作件转动地磁线圈，使得地磁线圈切割地磁线，通过观察电表中的电量，了解地磁的存在与发电过程，操作方便。另一方面，本实用新型所述电磁感应演示系统内的各机构具有独立的开关和电源，使用时，将其机构分开使用或者自由组合使用，使用灵活。

较佳地，所述奥斯特实验演示机构还包括第一导轨、滑块和安装于所述导电杆上的拉杆，所述导电杆与所述滑块相连，所述滑块滑动安装于所述第一导轨上。本实用新型所述奥斯特实验演示机构演示时，只需拉动拉杆即可，操作更为方便。

较佳地，所述奥斯特实验演示机构还包括第一切换开关，所述第一切换开关切换所述导电杆的通电方向；所述第一线圈演示单元还包括第二切换开关，所述第二切换开关214控制所述刚性单匝线圈的通电方向；所述第二线圈演示单元还包括第三切换开关，所述第三切换开关控制所述刚性多匝线圈的通电方向；第一摆动演示单元还包括第四转换开关，所述第四转换开关控制所述第二感应金属环相对于所述第一感应金属环的通电方向。

较佳地，所述第一转动摆上安装有第一操作杆，所述第二转动摆上安装有第二操作杆，方便操作。

较佳地，所述发电演示机构还包括第二导轨和安装于所述定子上的第三操作杆，所述第二导轨与所述转子的中心轴线平行并部分与所述发电线圈相对，所述定子滑动安装于所述第二导轨上，所述第三操作杆控制所述定子沿所述滑动轨道滑动以使所述定子套设于所述发电线圈外或者脱离所述发电线圈。该方案演示者和观看者可以清楚的看到电磁场对发电的作用，演示更加直观。

较佳地，所述第一操作件与所述第二操作件为圆盘。该方案使得演示者或者电磁感应演示时，需要转动圆盘，相对于把手、转动杆，不但不易损坏，且可以限制转动速度，使得转动速度可控，便于演示者演示不同速度的转动。

较佳地，所述发光组件包括照明灯泡、反射型照明灯泡、柔光白炽灯泡、彩色灯泡、蘑菇形反射型照明灯泡，所述发电演示机构还包括安装于所述发光组件和发电线圈之间并与所述发光组件相对应的五个旋转连接按钮。

附图说明

图1是本实用新型所述奥斯特实验演示机构的立体图。

图2是本实用新型所述线圈演示机构的立体图。

图3是本实用新型所述第一摆动演示单元的立体图。

图4是本实用新型所述第二摆动演示单元和第三摆动演示单元的立体图。

图5是本实用新型所述地磁演示机构的立体图。

图6是本实用新型所述发电演示机构的立体图。

图7是图6中所述发电演示机构之发电部分的定子脱离发电线圈的立体图。

图8是图6中所述发电演示机构之发电部分的定子与发电线圈配合的立体图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

参考图1至图8，本实用新型公开了一种电磁感应演示系统，包括奥斯特实验演示机构10、线圈演示机构20、摆动演示机构30、地磁演示机构40和发电演示机构50。

参考图1，奥斯特实验演示机构10包括第一电源（图中未示）、第一开关11、导电杆12和小磁针13，所述第一开关11控制所述第一电源对所述导电杆12供电。较佳者，所述奥斯特实验演示机构10还包括滑块14、第一导轨15安装于所述导电杆上的拉杆16，所述拉杆16位于所述小磁铁13上方，所述导电杆12与所述滑块14相连，所述滑块14滑动安装于所述第一导轨15上，拉动所述拉杆16可使得所述导电杆12在沿所述第一导轨15滑动。更佳者，所述奥斯特实验演示机构10还包括第一切换开关17，所述第一切换开关17切换所述导电杆12的通电方向。演示时，按下第一开关11给所述导电杆12通电，拉动拉杆16从而来回移动所述导电杆12，观察小磁针13变化，按下第一切换开关17，改变所述导电杆12的导电方向，在此拉动拉杆16以来回移动导电杆12，观察小磁针13的变化，从而完成奥斯特实验，了解电流周围存在磁场，电流是电荷定向运动产生的，所以通电导线周围的磁场实质上是运动电荷产生的，而且磁力线的方向是由运动电荷的移动方向决定的。其中，为了保护所述奥斯特实验演示机构10，所述拉杆16、第一导轨15、滑块14和小磁针13上套设有一个透明的保护罩，所述保护罩上开设有供所述拉杆穿过的滑槽。其中所述小磁针13具有若干个且呈阵列排布。

参考图2，所述线圈演示机构20包括第一线圈演示单元和/或第二线圈演示单元和/或第三线圈演示单元和/或第四线圈演示单元。演示者可通过所述线圈演示机构20了解线圈通电后的变化和磁场分布情况。

参考图2，所述第一线圈演示单元包括第二电源（图中未示）、第二开关211、刚性单匝线圈212和小磁针213，所述第二开关211控制所述第二电源向所述刚性单匝线圈212供电。较佳者，所述第一线圈演示单元还包括第二切换开关214，所述第二切换开关214控制切换所述刚性单匝线圈212的通电方向。演示时，按下第二开关211，所述刚性单匝线圈212通电，观察所述小磁针213的变化，按下第二切换开关214改变刚性单匝线圈212的通电方向，再次观察所述小磁针213的变化，从而了解周围的磁场情况。

参考图2，所述第二线圈演示单元包括所述第二电源、第三开关221、刚性多匝线圈222和小磁针213，所述第三开关221控制所述第二电源222向所述刚性多匝线圈222供电。较佳者，所述第二线圈演示单元还包括第三切换开关223，所述第三切换开关223控制所述刚性多匝线圈222的通电方向。演示时，按下第三开关221，观察所述小磁针213的变化，按下第三切换开关223改变所述刚性多匝线圈222的通电方向，再次观察所述小磁针213的变化，从而了解周围的磁场情况。

参考图2，所述第三线圈演示单元包括所述第二电源、第四开关231和有绝缘层的软螺线管232，所述第四开关231控制所述第二电源向所述有绝缘层的软螺线管232供电。演示时，按下第四开关231，观察所述有绝缘层的软螺线管232的现象，在通电时，有绝缘层的软螺线管232会收缩在一起，此时松开第四开关231，所述有绝缘层的软螺线管232在自身弹力作用下自动弹开。

参考图2，所述第四线圈演示单元包括所述第二电源、第五开关241和无绝缘层的软螺线管242，所述第五开关241控制所述第二电源向所述无绝缘层的软螺线管242供电。演示时，按下第五开关241，观察无绝缘层的软螺线管242现象，无绝缘层的软螺线管242会收缩在一起，相邻两裸金属线相接触造成短路，无绝缘层的软螺线管242重新伸开。

参考图3和图4，所述摆动演示机构30包括第一摆动演示单元31和/或第二摆动演示单元32和/或第三摆动演示单元33。

参考图3，所述第一摆动演示单元31包括机架311、并排安装于所述机架311上的第一磁铁312和第二磁铁313、悬挂于所述机架311上的摆动环314和第二感应金属环315，所述第一磁铁312和第二磁铁313磁极性相反，所述摆动环314套设于所述第一磁铁312外并安装有第一感应金属环（图中未示，本实施例中所述第一感应金属环嵌于摆动环314内），所述第二感应金属环315套设于所述第二磁铁313外并与所述第一感应金属环电连接。较佳者，所述第一摆动演示单元31还包括第四转换开关316，所述第四转换开关316控制所述第二感应金属环315相对于所述第一感应金属环的通电方向，该方案使得本实用新型演示更加直观。演示时，摆动所述摆动环314，观察所述第二感应金属环315的动作，所述第二感应金属环315随之摆动，按下第四转换开关316从而改变第二感应金属环315的导通方向，再次摆动所述摆动环314，并观察所述第二感应金属环315的动作，使得演示者和观看者了解电磁感应中的左手定则、右手定则和安培力。

参考图4，所述第二摆动演示单元32包括第三电源、第一摆动开关321、机架34、转动安装于所述机架34上的第一转动摆322、悬挂于所述第一转动摆322下方的铁片324、临近所述第一转动摆322的第一线圈323和安装于所述第一转动摆322上的第一操作杆325，所述第一线圈323的轴线与所述第一转动摆322的摆动方向垂直，且所述铁片324与所述第一线圈323的位置相对，所述第一摆动开关321控制所述第三电源对所述第一线圈323供电。演示时，拨动所述第一操作杆325后，按下第一摆动开关321，观察所述铁片324的情况，从而了解电磁感应中的左手定则、右手定则和安培力。

参考图4，所述第三摆动演示单元33包括机架34、转动安装于所述机架34上的第二转动摆332、安装于所述第二转动摆332上的电磁铁（图中未示）、临近所述第二转动摆332的第三线圈333和与所述第三线圈333电连接的第二电表334，所述第三线圈333的轴线与所述第二转动摆332的摆动方向平行。其中所述第二电表334为毫安表。演示时，拨动所述第二转动摆332，观察所述第二电表334指针变化，从而了解电磁感应中的楞次定律和发电原理。

参考图5，所述地磁演示机构40，包括安装架41、转动安装于所述安装架41上的转动框42、与所述转动框42相连的第一操作件43、缠绕于所述转动框42上的地磁线圈（图中未示）和与所述地磁线圈电连接的第一电表44，所述第一操作件43通过所述转动框42控制所述地磁线圈绕其对称线转动。其中，所述第一电表44为毫安数字电表。演示时，以不同速度转动所述第一操作件43，观察所述第一电表44的变化。较佳者，所述第一操作件43为转盘。

较佳者，参考图5，所述地磁演示机构40还包括底座45，所述安装架41转动安装于所述底座45上。演示时，可通过转动安装架41改变所述转动框42相对于地球南北极的方向，在观察在不同方向上快速转动第一操作件43时，第二电表44的数值变化，从而找到正确的地球磁力线倾斜角度。

参考图6，所述发电演示机构50包括发电部分51和发光组件52，所述发光组件52包括照明灯泡521、反射型照明灯泡522、柔光白炽灯泡523、彩色灯泡524、蘑菇形反射型照明灯泡525，且所述发电部分51和发光组件52之间还设有与所述发光组件52相对应的五个旋转连接按钮53。

参考图6至图8，所述发电部分51包括转子511、套设于所述转子511上的发电线圈512、套设于所述发电线圈512外的定子513、安装于所述定子513上的电磁铁（图中未示）、与所述转子511相连的第二操作件514。较佳者，所述发电部分51还包括第二导轨515和安装于所述定子513上的第三操作杆516，所述第二导轨515与所述转子511的中心轴线平行并部分与所述发电线圈512相对，所述定子513滑动安装于所述第二导轨515上，所述第三操作杆516控制所述定子513沿所述第二导轨515滑动以使所述定子513套设于所述发电线圈512外或者脱离所述发电线圈512。演示时，向后扳动所述第三操作杆516，以使所述定子513带动其上的电磁铁脱离所述发电线圈512，转动所述第二操作件514以带动所述发电线圈512转动，观察所述发光组件52的发光情况，向前扳动所述第三操作杆516以使所述定子513带动其上的电磁铁套设于所述发电线圈512外，转动所述第二操作件514以带动所述发电线圈512转动，观察所述发光组件52的发光情况。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种地磁演示机构，其特征在于，包括安装架、转动安装于所述安装架上的转动框、与所述转动框相连的第一操作件、缠绕于所述转动框上的地磁线圈和与所述地磁线圈电连接的第一电表，操作所述第一操作件以带动所述转动框和其上的地磁线圈沿垂直于所述地磁线圈轴线的转动。

2.如权利要求1所述的地磁演示机构，其特征在于，还包括底座，所述安装架转动安装于所述底座上。

3.如权利要求1所述的地磁演示机构，其特征在于，所述第一操作件为圆盘。

4.一种电磁感应演示系统，其特征在于，包括：

奥斯特实验演示机构，包括第一电源、第一开关、导电杆和小磁针，所述第一开关控制所述第一电源对所述导电杆通电；

线圈演示机构，包括第一线圈演示单元和/或第二线圈演示单元和/或第三线圈演示单元和/或第四线圈演示单元，所述第一线圈演示单元包括第二电源、第二开关、刚性单匝线圈和小磁针，所述第二开关控制所述第二电源向所述刚性单匝线圈供电；所述第二线圈演示单元包括所述第二电源、第三开关、刚性多匝线圈和小磁针，所述第三开关控制所述第二电源向所述刚性多匝线圈供电；所述第三线圈演示单元包括所述第二电源、第四开关和有绝缘层的软螺线管，所述第四开关控制所述第二电源向所述有绝缘层的软螺线管供电；所述第四线圈演示单元包括所述第二电源、第五开关和无绝缘层的软螺线管，所述第五开关控制所述第二电源向所述无绝缘层的软螺线管供电；

摆动演示机构，所述摆动演示机构包括第一摆动演示单元和/或第二摆动演示单元和/或第三摆动演示单元，所述第一摆动演示单元包括机架、并排安装于所述机架上的第一磁铁和第二磁铁、悬挂于所述机架上的摆动环和第二感应金属环，所述第一磁铁和第二磁铁磁极性相反，所述摆动环套设于所述第一磁铁外并安装有第一感应金属环，所述第二感应金属环套设于所述第二磁铁外并与所述第一感应金属环电连接；所述第二摆动演示单元包括第三电源、第一摆动开关、机架、转动安装于所述机架上的第一转动摆、悬挂于所述第一转动摆下方的铁片、临近所述第一转动摆的第一线圈，所述第一线圈的轴线与所述第一转动摆的摆动方向垂直，且所述铁片与所述第一线圈的位置相对，所述第一摆动开关控制所述第三电源对所述第一线圈供电；所述第三摆动演示单元包括机架、转动安装于所述机架上的第二转动摆、安装于所述第二转动摆上的电磁铁、临近所述第二转动摆的第三线圈和与所述第三线圈电连接的第二电表，所述第三线圈的轴线与所述第二转动摆的摆动方向平行；

地磁演示机构，所述地磁演示机构如权利要求1、2中任一项所述；

发电演示机构，包括转子、套设于所述转子上的发电线圈、套设于所述发电线圈外的定子、安装于所述定子上的电磁铁、与所述转子相连的第二操作件、与所述发电线圈电连接的发光组件。

5.如权利要求4所述的电磁感应演示系统，其特征在于，所述奥斯特实验演示机构还包括第一导轨、滑块和安装于所述导电杆上的拉杆，所述导电杆与所述滑块相连，所述滑块滑动安装于所述第一导轨上。

6.如权利要求4所述的电磁感应演示系统，其特征在于，所述奥斯特实验演示机构还包括第一切换开关，所述第一切换开关切换所述导电杆的通电方向；所述第一线圈演示单元还包括第二切换开关，所述第二切换开关214控制所述刚性单匝线圈的通电方向；所述第二线圈演示单元还包括第三切换开关，所述第三切换开关控制所述刚性多匝线圈的通电方向；第一摆动演示单元还包括第四转换开关，所述第四转换开关控制所述第二感应金属环相对于所述第一感应金属环的通电方向。

7.如权利要求4所述的电磁感应演示系统，其特征在于，所述第一转动摆上安装有第一操作杆，所述第二转动摆上安装有第二操作杆。

8.如权利要求4所述的电磁感应演示系统，其特征在于，所述发电演示机构还包括第二导轨和安装于所述定子上的第三操作杆，所述第二导轨与所述转子的中心轴线平行并部分与所述发电线圈相对，所述定子滑动安装于所述第二导轨上，所述第三操作杆控制所述定子沿所述滑动轨道滑动以使所述定子套设于所述发电线圈外或者脱离所述发电线圈。

9.如权利要求4所述的电磁感应演示系统，其特征在于，所述第一操作件与所述第二操作件为圆盘。

10.如权利要求4所述的电磁感应演示系统，其特征在于，所述发光组件包括照明灯泡、反射型照明灯泡、柔光白炽灯泡、彩色灯泡、蘑菇形反射型照明灯泡，所述发电演示机构还包括安装于所述发光组件和发电线圈之间并与所述发光组件相对应的五个旋转连接按钮。

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