CN203433718U - 电能转机械能的演示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及教学演示仪器，具体涉及电能转机械能的演示装置，包括直流电源、线圈，摆杆、永磁体和旋转盘，所述旋转盘边缘设置导电的凸块，所述直流电源两极通过线缆与线圈连接，该电缆其中一根设置为断开，在该电缆的两个断点上设置有导电触片并与凸块接触；所述永磁体和所述线圈内部滑动配合，该永磁体下端通过弹簧固定连接，所述摆杆一端和永磁体上端固定连接，另一端和旋转盘铰接；使用本实用新型的有益之处在于，整个过程巧妙的完成了电能转化成机械能，并通过旋转盘的转动现象，会提高初学者对电能转化成机械能的物理过程的学习兴趣。
Description
技术领域
本实用新型涉及教学演示用仪器，特别涉及电能转机械能的演示装置。
背景技术
线圈通过电流会在线圈附近产生磁场，具有磁性的导体会在磁场中受到磁力的作用，磁场的变化会导致处在磁场中的磁体受到的磁力的变化，如果施加在磁体上的反作用力小于磁场力，就会使得磁体产生相对运动，这个相对运动表示磁体的机械能得到增加。
磁体的运动，间接表现了电能转化成机械能的过程；电能与机械能之间的转化如果只靠使用语言描述较为枯燥，目前，在教学过程中用于展示产生感应电流的相关教学用具过程简单，表现不形象，使得初学者在学习电磁感应现象时，学习兴趣不高。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种将电能转化为机械能的过程能形象表现的电演示装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种电能转机械能的演示装置，包括直流电源、线圈，摆杆、永磁体和旋转盘，所述旋转盘边缘设置导电的凸块，所述直流电源两极通过线缆与线圈连接，该电缆其中一根设置为断开，在该电缆的两个断点上设置有导电触片并与凸块接触；所述永磁体和线圈内部滑动配合，该永磁体下端通过弹簧固定连接，所述摆杆一端和永磁体上端固定连接，另一端和旋转盘铰接。
在使用电能转机械能的演示装置过程中，首先转动旋转盘使得导电触片与凸块接触，这样就接通直流电源，直流电通过线圈使得线圈产生电磁场，由于永磁体与线圈内部滑动配合，永磁体在受到磁场力的作用，根据电流的方向和永磁体的磁极方向，永磁体会向上或向下运动，此时永磁体拥有机械能同时对弹簧和摆杆做功，此时摆杆会带动旋转盘旋转，当永磁体的动能消耗完毕；由于弹簧在回复时候会产生弹性势能对永磁体做功，摆杆惯性作用摆过重心线，永磁体又会带动旋转盘继续旋转。整个过程巧妙的完成了电能转化成机械能，并通过旋转盘的转动形成持续的转换过程，提高初学者对电能转化成机械能的物理过程的学习兴趣。
优选的，为了减小旋转盘的惯性，所述旋转盘使用多孔型塑料圆盘；这样摆杆推动旋转盘消耗的机械能将变小，使得旋转盘在直流电接通周期内旋转角度增加。
优选的，为了使得直流电源能提供持续的磁场，所述凸块的弧长是依附旋转盘的周长的二分一，这样在持续磁场作用下，摆杆能轻易的摆过旋转盘的重心线，使得旋转盘能够做完整的圆周运动。
优选的，为了使得线圈产生的磁场强度更强和考虑到设备的安全性，所述直流电源使用的电压范围为30V～36V。
附图说明
图1是本实用新型实施例的电能转机械能的演示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明：
如图1所示，为本实施例的一种电能转机械能的演示装置，包括直流电源1、线圈9，摆杆7、永磁体8和旋转盘6，旋转盘6边缘设置导电的凸块4，所述直流电源1两极通过线缆2与线圈9连接，该电缆2其中一根设置为断开，在该电缆2的两个断点上设置有导电触片3并与凸块4接触；永磁体8和线圈9内部滑动配合，该永磁体8下端通过弹簧10固定连接，所述摆杆7一端和永磁体8上端固定连接，另一端和旋转盘6铰接。
在使用电能转机械能的演示装置过程中，首先通过设置在旋转盘上的把手5转动旋转盘6使得导电触片3与凸块4接触，这样就接通直流电源1和线圈9，直流电通过线圈9使得线圈9产生电磁场，由于永磁体8与线圈9内部滑动配合，线圈9通过固定架11使其固定不动，永磁体8在受到磁场力的作用，根据电流的方向和永磁体的磁极方向，永磁体8会向上或向下运动，此时永磁体8拥有机械能同时对弹簧10和摆杆7做功，此时摆杆7会带动旋转盘6旋转，当永磁体8的动能消耗完毕；由于弹簧10在回复时候会产生弹性势能对永磁8做功，如果摆杆7能摆过重心线，永磁体8又会带动旋转盘6继续旋转。整个过程巧妙的完成了电能转化成机械能，并通过旋转盘6的转动形成持续的转换过程，提高初学者对电能转化成机械能的物理过程的学习兴趣。
为了减小旋转盘6的惯性，所述旋转盘6使用多孔型塑料圆盘；这样摆杆7推动旋转盘6消耗的机械能将变小，使得旋转盘6在直流电接通周期内旋转角度增加。为了使得直流电源1能提供持续的磁场，所述凸块4的弧长是依附旋转盘6的周长的二分一，这样在持续磁场作用下，摆杆7能轻易的摆过旋转盘6的重心线，使得旋转盘6能够做完整的圆周运动。为了使得线圈9产生的磁场强度更强和考虑到设备的安全性，所述直流电源1使用的电压范围为30V～36V。
值得一提的是，由于永磁体和线圈之间产生相反作用力，在本实用新型中永磁体可以使用电磁铁作等效变换；线圈也可以使用永磁体代替。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。
Claims (4)
1.一种电能转机械能的演示装置，包括直流电源、线圈，摆杆、永磁体和旋转盘，其特征在于：所述旋转盘边缘设置导电的凸块，所述直流电源两极通过线缆与线圈连接，该电缆其中一根设置为断开，在该电缆的两个断点上设置有导电触片并与凸块接触；所述永磁体和线圈内部滑动配合，该永磁体下端通过弹簧固定连接，所述摆杆一端和永磁体上端固定连接，另一端和旋转盘铰接。
2.根据权利要求1所述的电能转机械能的演示装置，其特征在于：所述旋转盘使用多孔型塑料圆盘。
3.根据权利要求2所述的电能转机械能的演示装置，其特征在于：所述凸块的弧长是依附旋转盘的周长的二分一。
4.根据权利要求2所述的电能转机械能的演示装置，其特征在于：所述直流电源使用的电压范围为30V～36V。
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| CN107622721A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-01-23 | 济南大学 | 一种弹性势能发电实验装置 |
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2013
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Cited By (2)
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