CN214279361U - 直流和交流演示器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及物理教具技术领域，公开了直流和交流演示器，包括：直流发生器，输入端通过第一控制开关连接220V交流电源，输出端通过选择开关连接呈现电路的输入端；脉冲式低频交流发生器，输入端通过第二控制开关连接220V交流电源，输出端通过选择开关连接呈现电路的输入端；呈现电路，输入端通过选择开关分别与直流发生器的输出端和脉冲式低频交流发生器的输出端连接，呈现电路上串联有灯泡和蹄形电磁铁，蹄形电磁铁的两极之间竖向固定设有一根带转轴的直杆，直杆上固定设有永磁片和指针，这种直流和交流演示器，帮助学生形象地认识直流电和交流电的特点，同时还有助于学生认识电磁波的产生原理。
Description
技术领域
本实用新型涉及物理教具技术领域，特别涉及直流和交流演示器。
背景技术
在中学物理直流电和交流电的教学中，利用发电机模型所产生的交变电流，其大小的变化可通过灯泡闪烁来说明，其方向的变化可通过演示电表指针的摆动来显示，但由于变化幅度不大，缺乏可见度和直观性，从而成为教学的难点。同时，电磁波的教学也缺乏专门的仪器。
如何直观地演示直流电和交流电，同时演示电磁波，帮助学生形象地认识直流电和交流电的特点，同时认识电磁波。
实用新型内容
本实用新型提供直流和交流演示器，能够直观地演示直流电和交流电，同时演示电磁波，帮助学生形象地认识直流电和交流电的特点，同时认识电磁波。
本实用新型提供了直流和交流演示器，包括：直流发生器，输入端通过第一控制开关连接220V交流电源，输出端通过选择开关连接呈现电路的输入端，用于将220V交流电转换为直流电；
脉冲式低频交流发生器，输入端通过第二控制开关连接220V交流电源，输出端通过选择开关连接呈现电路的输入端，用于将220V 交流电转化为脉冲式低频交流电；
呈现电路，输入端通过选择开关分别与直流发生器的输出端和脉冲式低频交流发生器的输出端连接，呈现电路上串联有灯泡和蹄形电磁铁，蹄形电磁铁的两极之间竖向固定设有一根带转轴的直杆，直杆上固定设有永磁片和指针。
上述直流发生器包括：
限流电路，通过限流电感对220V的交流电进行限流；
整流电路，通过四个整流二极管对限流后的交流电进行桥式整流，形成直流电；
滤波电路，通过电感和电容对整流后的直流电进行滤波，获得稳定的直流电。
上述脉冲式低频交流发生器包括：
低速电机，转轴上沿周向固定设置有24片换向器，形成低频换向器；
四个电刷，呈“十字形”固定在换向器的外侧，两个相对电刷通过导线连接选择开关，两个相对电刷通过导线连接第二控制开关；
低速电动机通电时，换向器在电动机的带动下缓慢转动，相邻的电刷之间时而通电时而断电，给输入端的相对电刷接上整流后的直流，则输出端的相对电刷输出脉冲式低频交流电。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型通过由蹄形电磁铁和永磁片构成现象呈现电路，当给该电路分别通入直流电和低频交流电时，永磁片在电流磁场的作用下有规律地运动起来，直流电和交流电的特点被生动形象地表现出来，效果良好，帮助学生形象地认识直流电和交流电的特点。另外，当给现象呈现电路通入交流时，除了让学生认识交流电的特点以外，还有助于学生认识电磁波的产生原理。
附图说明
图1为本实用新型提供的直流和交流演示器的结构示意图。
图2为本实用新型提供的直流和交流演示器的电路原理图。
图3为本实用新型提供的直流和交流演示器中直流发生器的电路原理图。
图4为本实用新型提供的直流和交流演示器中交流发生器的电路原理图。
图5为本实用新型提供的直流和交流演示器中呈现电路原理图。
图6为本实用新型提供的直流和交流演示器中“十字形”电刷的结构示意图。
图7为本实用新型提供的直流和交流演示器中低频换向器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-7，对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1和图2和图5所示，本实用新型实施例提供的直流和交流演示器，包括：直流发生器，输入端通过第一控制开关连接220V 交流电源，输出端通过选择开关连接呈现电路的输入端；
脉冲式低频交流发生器，输入端通过第二控制开关连接220V交流电源，输出端通过选择开关连接呈现电路的输入端；
呈现电路，输入端通过选择开关分别与直流发生器的输出端和脉冲式低频交流发生器的输出端连接，呈现电路上串联有灯泡和蹄形电磁铁，蹄形电磁铁的两极之间竖向固定设有一根带转轴的直杆，直杆上固定设有永磁片和指针。
绕制一个蹄形电磁铁，在蹄形电磁铁的两极之间竖立一根带转轴的直杆，且在杆的合适位置固定一个永磁片和一个指针，然后再将灯泡和电磁铁串联起来，构成现象呈现电路。当给电路输入直流或交流时，由于电流的磁场对永磁片有作用力，指针将有规律地运动起来，由此可知电流方向的特点；同时，灯泡也将有规律地进行亮暗变化，由此可知电流大小的特点。
本实用新型根据电流磁场对永磁体的作用原理通过由蹄形电磁铁和永磁片构成现象呈现电路，当给该电路分别通入直流电和低频交流电时，永磁片在电流磁场的作用下有规律地运动起来，直流电和交流电的特点被生动形象地表现出来，效果良好，帮助学生形象地认识直流电和交流电的特点。另外，当给现象呈现电路通入交流时，除了让学生认识交流电的特点以外，还可以让学生认识电磁波的产生原因。
如图3所示，上述直流发生器包括：
限流电路，通过限流电感对220V的交流电进行限流；
整流电路，通过四个整流二极管对限流后的交流电进行桥式整流，形成直流电；
滤波电路，通过电感和电容对整流后的直流电进行滤波。
本实用新型根据桥式整流原理先用电感线圈对220V的交流电进行限流，然后用四只整流二极管将其进行桥式整流，然后通过电感和电容滤波，经过整流、滤波后变成稳定的直流，成为较理想的直流。
如图4所示，上述脉冲式低频交流发生器包括：
低速电机，转轴上沿周向固定设置有24片换向器，形成低频换向器；
四个电刷，呈“十字形”固定在换向器的外侧，两个相对电刷通过导线连接选择开关，两个相对电刷通过导线连接第二控制开关；
低速电动机通电时，换向器在电动机的带动下缓慢转动，相邻的电刷之间时而通电时而断电，给输入端的相对电刷接上整流后的直流，则输出端的相对电刷输出低频交流，经过整流、滤波后变成稳定的直流，并通过四刷换向器变成脉冲式交流。
本实用新型巧妙将废旧24片换向器进行电路改造，并与微型低速电动机结合，形成低频换向器，如图4和图7所示，利用“十字形”电刷，并与低频换向器结合，形成脉冲式低频交流发生器，如图6 所示。
本实用新型根据换向器换向原理先将废旧24片换向器进行电路改造，然后将其和低速电动机的转轴固定在一起，再将4个电刷和换向器组装成脉冲式低频交流发生器。当给电动机通电时，换向器在电动机的带动下缓慢转动，相邻的电刷之间时通时断，若给输入端的相对电刷接上整流后的直流，则输出端的相对电刷可以输出低频交流。同时，若该变频器负载工作，则还会产生较强的电磁波，这对电磁波的教学来讲又是一个很好的电磁波发生器。
本实用新型的使用方法：
1.把教具放于水平台上，然后将电源线取出后插入插座。
2.按下教具背后的电源开关，“电源指示”亮，即电源接通。
3.按下“直流发生器”的第一控制开关，指示灯亮，即直流发生器开始工作。
4.用手将电磁铁上的指针向左拨动，再将竖直面板上的选择开关拨到“直流”位置，给线圈和灯泡输入直流，观察指针摆动情况和灯泡发光情况(为了探究直流方向的不变性，在通电状态下可人为地将指针向左拨动进行观察),从而认识直流电的特点。
5.按下“交流发生器”的第二控制开关，指示灯交替发光，即交流发生器开始工作。
6.将竖直面板上的选择开关拨到“交流”位置，给线圈和灯泡输入交流，观察指针摆动情况和灯泡发光情况，从而认识交流电的特点。
7.研究电磁波的产生时，调节收音机的波段和频率，在直流和交流两种情况下对比接收效果，可探究电磁波产生的原因。
实验完毕，将各开关拨至断开状态，并将电源线收起。
本实用新型首先将220V的交流电经过限流、整流、滤波，获得较稳定的直流；然后将直流电输入到由废旧24片换向器、微型变速电动机和“十字形”电刷组成的脉冲式低频交流发生器，可获得低频交流；最后，由蹄形电磁铁和永磁片构成现象呈现电路，当给该电路分别通入直流电和低频交流电时，永磁片在电流磁场的作用下有规律地运动起来，直流电和交流电的特点被生动形象地表现出来，效果良好。另外，当给现象呈现电路通入交流时，除了让学生认识交流电的特点以外，还可以让学生认识电磁波的产生原因，这一教学难点也会得以有效解决。
以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.直流和交流演示器，其特征在于，包括：
直流发生器，输入端通过第一控制开关连接220V交流电源，输出端通过选择开关连接呈现电路的输入端，用于将220V交流电转换为直流电；
脉冲式低频交流发生器，输入端通过第二控制开关连接220V交流电源，输出端通过选择开关连接呈现电路的输入端，用于将220V交流电转化为脉冲式低频交流电；
呈现电路，输入端通过选择开关分别与直流发生器的输出端和脉冲式低频交流发生器的输出端连接，呈现电路上串联有灯泡和蹄形电磁铁，蹄形电磁铁的两极之间竖向固定设有一根带转轴的直杆，直杆上固定设有永磁片和指针。
2.如权利要求1所述的直流和交流演示器，其特征在于，所述直流发生器包括：
限流电路，通过限流电感对220V的交流电进行限流；
整流电路，通过四个整流二极管对限流后的交流电进行桥式整流，形成直流电；
滤波电路，通过电感和电容对整流后的直流电进行滤波，获得稳定的直流电。
3.如权利要求1所述的直流和交流演示器，其特征在于，所述脉冲式低频交流发生器包括：
低速电机，转轴上沿周向固定设置有24片换向器，形成低频换向器；
四个电刷，呈“十字形”固定在换向器的外侧，两个相对电刷通过导线连接选择开关，两个相对电刷通过导线连接第二控制开关；
低速电动机通电时，换向器在电动机的带动下缓慢转动，相邻的电刷之间时而通电时而断电，给输入端的相对电刷接上整流后的直流，则输出端的相对电刷输出脉冲式低频交流电。
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