CN203535879U - 一种磁电实验的教具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种磁电实验的教具，包括底座，在底座上设置有垂直于底座的支撑杆，在支撑杆上套装有一个转动板，在转动板上设置有两个相互平行的立杆，两个立杆关于支撑杆对称，在两个立杆相对的面上设置有一对实验磁极，还包括安装在支撑杆上的铝环、或者线圈、或者鼠笼壳体。本实用新型结构简单，操作方便、原理很清晰，可快速调动学生探究的热情，易于激发学生的求知欲，演示仪结构简单，使用方便，利于携带，可规模化生产，可对相关实验原理可按知识进度逐一探究，也可综合相关实验原理进行一次性的全面探究，还可运用到高中物理的电磁教学中，进一步探究螺旋管定制，左、右手定则，电磁旋转磁场等内容。

Description

一种磁电实验的教具

技术领域

本实用新型涉及一种教学用具，具体是指一种磁电实验的教具。

背景技术

电磁学是研究电和磁的相互作用现象，及其规律和应用的物理学分支学科。根据近代物理学的观点，磁的现象是由运动电荷所产生的，因而在电学的范围内必然不同程度地包含磁学的内容。所以，电磁学和电学的内容很难截然划分，而“电学”有时也就作为“电磁学”的简称。电磁学是物理学的一个分支。电学与磁学领域有着紧密关系，广义的电磁学可以说是包含电学和磁学，但狭义来说是一门探讨电性与磁性交互关系的学科。 主要研究电磁波，电磁场以及有关电荷，带电物体的动力学等等。

在多年的初中物理教学中，申请人发现教材电磁学实验部分的教学总存在一些不尽人意的问题： 1、涉及的实验多，器材不规范：磁极间相互作用、磁感线磁场、奥斯特实验、右手螺旋定则、电磁感应实验、通电导体在磁场中受到的作用等等；2、部分实验如发电机、电动机模型太为抽象、不直观，不能较好的与现实环境中的发电机、电动机实物建立起联系；3、不能形象的展现发电机、电动机的“定子”“转子”，及“定子”“转子”的相对性；4、不能形象的展现 “交流电”；5、每组实验器材只能对单一实验原理进行独立探究，不能综合相关实验原理进行一次性的全面探究；6、不能形象的展现相关机械能→电能、磁能、光能的能量转化过程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种磁电实验的教具，解决现在的中学物理教学中电磁学教学模型只能单一使用的问题，达到一个装置可以用于多种实验的目的。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种磁电实验的教具，包括底座，在底座上设置有垂直于底座的支撑杆，在支撑杆上套装有一个转动板，在转动板上设置有两个相互平行的立杆，两个立杆关于支撑杆对称，在两个立杆相对的面上设置有一对实验磁极，还包括安装在支撑杆上的铝环、或者线圈、或者鼠笼壳体。本实用新型的底座可以是长方形的，也可以是圆形的，其形状没有限定，其作用是作为整个装置的固定平台，在底座上设置一个固定的支撑杆，然后在支撑杆上套装一个转动板，在转动板上设置两个对称的立杆，通过在立杆上设置一对实验磁极，一对实验磁极包括一个N极和一个S极，一对磁极构成一个磁场，在支撑杆上放置铝环、或者线圈、或者鼠笼壳体，通过转动板绕支撑杆的旋转，就可以实现铝环、或者线圈、或者鼠笼壳体切割磁力线的动作，从而可以模拟出磁感线磁场、奥斯特实验、右手螺旋定则、电磁感应实验、通电导体在磁场中受到力的作用等试验，实现了一个装置用于多个教学试验的目的。

所述的支撑杆与转动板之间通过轴承连接。为了减小转动板与支撑杆之间的摩擦力，采用在转动板与支撑杆之间设置一个轴承的方式，可以减小摩擦力，使得通电导体在磁场中受到力的作用等试验更加形象、生动。一对试验磁极的安装方式主要有两种：

第一种：在所述的立杆上设置有插口，所述实验磁极与插口相匹配且插接在插口内。采用插接的方式，可以方便磁极的插入和取下，也便于磁极的保护，防止器磁性的消失。

第二种：在所述的立杆上安装有磁性与所述实验磁极相反的固定磁极，固定磁极与实验磁极吸合。采用固定磁极与实验磁极相互吸引、贴合固定的方式，可以方便实验磁极的取放和管理，便于取放。

还包括加强块，加强块的两侧分别连接在转动板与立杆上。为了保持在转动过程中立杆的位置相对转动板固定，可以采用安装加强块的方式，形成较为稳固的结构。

在所述支撑杆顶部设置有顶尖。为了减小支撑杆与实验物体之间的摩擦力，可以采用在支撑杆顶部安装顶尖的方式，通过减小接触面积，有效减小相互之间的摩擦力，减小摩擦力对实验的影响。主要的实验用具有小磁针、铝框、线圈、以及鼠笼壳体，其中：小磁针演示磁体在磁场中的相互作用、磁针在静止磁场、运动磁场中的形态。

所述铝环包括铝框，在铝框的下方设置有套装在支撑杆上的套环，在铝框顶部设置有一个与顶尖相配合的装配腔。铝框呈对称结构，其本身不具有磁性，该结构主要用于探究是什么原因使铝框成为了磁针一样的磁体，套环和装配腔作为固定点，可以将整个装置固定在支撑杆上，使其绕支撑杆的轴线转动，不至于脱落。

所述线圈为包括两个对称的铜线圈本体，两个铜线圈本体中部固定在一个连接筒上，在连接筒上设置有与顶尖相匹配的安装孔，在铜线圈本体的输出端连接有发光二极管。线圈主要用于模拟发电机，线圈切割磁力线产生交流电，连接筒与支撑杆之间通过摩擦力固定，通过在线圈的输出端连接发光二极管，当线圈切割磁力线时产生交流电，交流电使得LED灯闪亮。

所述的鼠笼壳体包括封闭的顶盖、以及连接在顶盖下方的筒壁，在筒壁上设置有多个镂空的矩形槽。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本实用新型一种磁电实验的教具，通过在立杆上设置一对磁极，一对磁极包括一个N极和一个S极，一对磁极构成一个磁场，在支撑杆上放置铝环、或者线圈、或者鼠笼壳体，通过转动板绕支撑杆的旋转，就可以实现铝环、或者线圈、或者鼠笼壳体切割磁力线的动作，从而可以模拟出磁感线磁场、奥斯特实验、右手螺旋定则、电磁感应实验、通电导体在磁场中受到力的作用等试验，实现了一个装置用于多个教学试验的目的；

2本实用新型一种磁电实验的教具，采用在支撑杆顶部安装顶尖的方式，通过减小接触面积，有效减小相互之间的摩擦力，减小摩擦力对实验的影响；

3本实用新型一种磁电实验的教具，配合不同的实验器具，可以实现不同实验的演示，达到了一个装置多种实验的目的，结构简单，操作方便、原理很清晰，可快速调动学生探究的热情，易于激发学生的求知欲，演示仪结构简单，使用方便，利于携带，可规模化生产 ，可对相关实验原理可按知识进度逐一探究，也可综合相关实验原理进行一次性的全面探究，还可运用到高中物理的电磁教学中，进一步探究螺旋管定制，左、右手定则，电磁旋转磁场等内容。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型演示同性相吸的结构示意图；

图3为本实用新型演示磁生电的结构示意图；

图4为本实用新型演示大电机的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-底座，2-支撑杆，3-轴承，4-转动板，5-立杆，6-实验磁极，7-固定磁极，8-加强块，9-顶尖，10-铝框，11-套环，12-装配腔，13-铜线圈本体，14-连接筒，15-发光二极管，16-顶盖，17-筒壁。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例一

如图1所示，本实用新型一种磁电实验的教具，包括底座1，底座1可以是长方形的，也可以是圆形的，其形状没有限定，其作用是作为整个装置的固定平台，在底座1上设置一个固定的支撑杆2，在支撑杆2顶部设置有顶尖9，然后在支撑杆2上套装一个转动板4，支撑杆2与转动板4通过轴承3产生相互转动，在转动板4上设置两个对称的立杆5，在转动板4与立杆5的连接处设置一个加强块8，通过在立杆5上设置一对实验磁极，一对实验磁极包括一个N极和一个S极，一对磁极构成一个磁场，在立杆5上安装有磁性与实验磁极6相反的固定磁极7，固定磁极7与实验磁极6吸合贴合固定在立杆5上，作为替换手段，也可以采用在立杆5上设置有插口，实验磁极6与插口相匹配且插接在插口内的方式；如图2所示，采用本实用新型的装置演示同性相吸的结构示意图，铝框10不是磁导体，是不带磁性的，它本身与磁场不发生作用，当磁场旋转时，铝框10切割磁感线，在铝框10中感生出电流，流动的电流产生电磁，就使铝框10成为了小磁针一样的磁体，电磁与磁场作用就使铝框10旋转起来了。

实施例二

如图3所示，本实施例与实施例一的区别仅在于：实验装置为线圈，包括两个对称的铜线圈本体13，两个铜线圈本体13中部固定在一个连接筒14上，在连接筒14上设置有与顶尖9相匹配的安装孔，在铜线圈本体13的输出端连接有发光二极管15，将金铝框10换成3000—4000匝的一组线圈，同时一正一反的并联接入两只导通电压为1.5V的红、绿发光二级管进行探究，线圈中感生的电压达到了发光二极管的导通电压1.5V；感生的电流方向随旋转磁场的磁极变化而交替改变方向，也就是交流电；能量转化过程是从机械能→电能→磁能、光能。

实施例三

如图4所示，本实施例与实施例一的区别仅在于：实验装置为鼠笼壳体，鼠笼壳体包括封闭的顶盖16、以及连接在顶盖16下方的筒壁17，在筒壁17上设置有多个镂空的矩形槽，鼠笼壳体实际上是多个并在一起的铝框，在旋转磁场中切割磁感线时，感生的电流更强，电磁强度更大，受力更均匀，鼠笼壳体是根据教材中“交流电动机在工农业生产中的实际应用”而进行的探究，这更接近实际应用的本质，更具有可探究性，更加生动形象。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种磁电实验的教具，包括底座（1），其特征在于：在底座（1）上设置有垂直于底座（1）的支撑杆（2），在支撑杆（2）上套装有一个转动板（4），在转动板（4）上设置有两个相互平行的立杆（5），两个立杆（5）关于支撑杆（2）对称，在两个立杆（5）相对的面上设置有一对实验磁极（6），还包括安装在支撑杆（2）上的铝环、或者线圈、或者鼠笼壳体。

2.根据权利要求1所述的一种磁电实验的教具，其特征在于：所述的支撑杆（2）与转动板（4）之间通过轴承（3）连接。

3.根据权利要求1所述的一种磁电实验的教具，其特征在于：在所述的立杆（5）上设置有插口，所述实验磁极（6）与插口相匹配且插接在插口内。

4.根据权利要求1所述的一种磁电实验的教具，其特征在于：在所述的立杆（5）上安装有磁性与所述实验磁极（6）相反的固定磁极（7），固定磁极（7）与实验磁极（6）吸合。

5.根据权利要求1所述的一种磁电实验的教具，其特征在于：还包括加强块（8），加强块（8）的两侧分别连接在转动板（4）与立杆（5）上。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的一种磁电实验的教具，其特征在于：在所述支撑杆（2）顶部设置有顶尖（9）。

7.根据权利要求6所述的一种磁电实验的教具，其特征在于：所述铝环包括铝框（10），在铝框（10）的下方设置有套装在支撑杆（2）上的套环（11），在铝框（10）顶部设置有一个与顶尖（9）相配合的装配腔（12）。

8.根据权利要求6所述的一种磁电实验的教具，其特征在于：所述线圈为包括两个对称的铜线圈本体（13），两个铜线圈本体（13）中部固定在一个连接筒（14）上，在连接筒（14）上设置有与顶尖（9）相匹配的安装孔，在铜线圈本体（13）的输出端连接有发光二极管（15）。

9.根据权利要求6所述的一种磁电实验的教具，其特征在于：所述的鼠笼壳体包括封闭的顶盖（16）、以及连接在顶盖（16）下方的筒壁（17），在筒壁（17）上设置有多个镂空的矩形槽。

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