CN86207832U

CN86207832U - 电磁现象演示装置

Info

Publication number: CN86207832U
Application number: CN 86207832
Authority: CN
Inventors: 李培森
Original assignee: Lanzhou University
Current assignee: Lanzhou University
Priority date: 1986-10-09
Filing date: 1986-10-09
Publication date: 1987-10-31

Abstract

本实用新型是一种电磁现象演示装置，特别适用于物理教学实验。其主要特征是所用电源系强脉冲电源。这种装置具有体积小、重量轻、造价低等优点。且磁效应强、热效应小、演示效果明显，能充分反映出电磁现象物理实质的特征。

Description

本实用新型是一种电磁现象演示装置，特别是用于物理教学中演示电磁现象实验的一种装置。

传统电磁现象演示装置是利用蓄电池提供电流，在线圈中产生磁场进行演示。这种装置，若要产生较大的电流，达到演示的目的，则蓄电池的容量必须很大，因而造成电源的体积、重量相应增大，成本增高。且维修十分困难。为了解决上述问题，只有限制演示时的电流，使其不能很大。但电流太小则影响演示效果。为了在小电流情况下，达到较好的演示效果，现有的电磁现象演示装置线圈匝数和体积必须较大，线圈组也就较大，这样就很难克服电流通过线圈时的磁效应和热效应之间的矛盾。因此演示的现象不够理想。

本实用新型的目的是克服现有电磁现象演示装置的不足，寻求磁效应特别强而热效应又较小，且装置的体积小，重量轻，造价低的演示方案。

本实用新型是一种电磁现象演示装置，它由强脉冲电源，线圈，铁芯，支架，上下水槽，上下浮筒和浮筒横杆，固定导线和活动导线等构成。其主要特征是使用电源系强脉冲电源。

上述装置可以是如图1和图2所示，由支架、活动导线，固定导线，两端装有浮筒的上下浮筒横杆，上下水槽，十字头和水槽横梁等构成。

上述装置可以是如图3所示，由铁芯和套于其上的线圈，线圈支座和底座构成。

如图3所示的装置，也可以在底座上端部夹一块铁板，以保证演示时，金属环飞的足够高。

上述装置也可以是如图4所示，由单绕组线圈，脉冲螺线管，双绕组线圈，套管和指示灯泡构成。

该实用新型根据演示目的的不同，可以作成如下三种形式。第一是如图1和图2所示的装置，它是由两条竖直的平行导线，其中一条是固定在支架上的固定导线，另一条是与两端接有浮筒的上下浮筒横杆中点的十字头相连接的活动导线，以及上下浮筒和与其相适应的由水槽横梁连接的上、下水槽所构成，整个竖直平行导线系统固定安装在一个框架上。为了清楚的看到导线平移距离的大小，在框架上装有上、下标尺。第二是如图3所示的装置，它是由底座，夹在底座上端部的铁板和为了使线圈与铁板之间有一定的距离而设计的线圈支座，以及条形铁芯和套于其上的多层线圈组成的脉冲电磁铁构成。闭合电路是厚度为1mm的八个金属环。第三是如图4所示的装置，它是将三个形状、尺寸完全不同的空心线圈共轴套在一个有机玻璃管上，并装有相应的指示灯泡。其中单绕组线圈（19）是由圆柱形线圈与6.3V0.1A指示灯泡组成的闭合电路，线圈（20）是与脉冲电源相接的脉冲螺线管，线圈（21）是双绕组线圈与指示灯泡组成的两个闭合电路。

上述三种形式的演示装置，都必须配有相应的脉冲电源。这种脉冲电源，实质上是一个普通可控硅单相半波整流电路。每次的通电时间可由一个触点式按钮连动开关人工控制。

该电磁演示装置与现有的演示装置相比，有体积小、重量轻、造价低等优点。且磁效应强，而热效应较小，演示效果明显。能充分反映出电磁现象物理实质的特征。

在作“平行载流导线间相互作用”演示时，使用现有传统装置只能看到导线中部约一厘米左右的移动，离仪器较远的人看不清楚。更为重要的是导线移动时已不平行，反映不出平行电流相互作用能使导线平移的物理特征；而使用本装置时，可使一条长35厘米的导线发生4到6厘米的平行移动，克服了离仪器较远的人看不清楚的不足，同时充分体现了平行载流导线相互作用能使导线发生相对平移的物理特征。

在作“电磁感应定律”的演示时，使用现有装置，是在一个铁芯线圈的端部放一个铝环闭合电路，线圈通电时使其跳动1到3厘米，现象不够显著；而使用本装置时，可使8个铝环飞到2.5米以上的空中。而且能演示感应电动势与线圈匝数成正比的性质。

在作“互感现象”的演示时，现有装置由于受到电流强度不高的限制，空心线圈间的磁耦合现象难以演示，无法体现互感系数仅与线圈的形状、大小和相对位置有关的物理实质；而使用本装置，能充分演示空心线圈间的磁耦合程度与线圈的形状、大小和相互间的距离关系，以及铁磁物质的作用。

图1为第一种演示装置的立体图；

图2为第一种演示装置的上下水槽、浮筒、浮筒横杆和活动导线的侧剖视图；

图3为第二种演示装置的立体图；

图4为第三种演示装置的立体图。

附图中的标号1为支架；2为活动导线；3为固定导线；4₁、4₂、4₃、4₄为水槽；5₁、5₂、5₃、5₄为浮筒；6₁、6₂为浮筒横杆；7₁、7₂为水槽横梁；8₁、8₂为十字头；9为下标尺；10为上标尺；11为强脉冲电源；12为底座盘；13为铁芯；14为线圈；15为线圈支座；16为铁板；17为底座；18为铝片；19为单绕组线圈；20为脉冲螺线管；21为双绕组线圈；22为有机玻璃套管；23、24为指示灯泡；25为灯泡接口短路线。

图1、图3、图4根据演示目的不同分别给出了该实用新型的三个实施例。

为了演示截流导体间的相对平移，可以采用如图1和图2所示装置。它是由固定导线（3），活动导线（2），水槽（4₁，4₂，4₃，4₄），水槽横梁（7₁、7₂），浮筒（5₁，5₂，5₃，5₄），浮筒横杆（6₁，6₂），十字形接头（8₁，8₂）和支架（1）构成。固定导线（3）是固定在支架（1）上的粗导线，直径为3mm，长为55cm，两端与软导线连接。水槽横梁由两个粘在有槽孔的有机玻璃衬片上的玻璃管组成。两管间距略大于粗导线直径。活动导线（2）长35cm，两端通过有空心轴套的铜质圆片十字形接头（8₁、8₂）与软导线连接。为了减小活动导线系统运动时的摩擦阻力，十字形接头8₁、8₂的铜质圆片不能正压在玻璃管上。为此，在十字形接头的水平圆片上安装了两端接有浮筒（5₁，5₂，5₃，5₄）的上、下水平浮筒横杆（6₁，6₂）。针对浮筒（5₁，5₂，5₃，5₄），设计了相应的水槽（4₁，4₂，4₃，4₄）。整个平行导线系统固定安装在支架（1）上。

为了演示电磁感应定律，可以用如图3所示的装置，它由底座（17），铁板（16），线圈支座（15），线圈（14），铁芯（13）和铝环（18）所构成。整个结构是由厚0.35mm、宽20mm的变压器钢片迭成的条形铁芯（13）和套于其上的200匝多层线圈（14）组成。闭合电路是厚度为1mm的八个铝环（18），工作时将脉冲电磁铁竖直安放，并将磁化线圈与脉冲电源的输出端相接。八个铝环同时套在铁芯顶端的突出部位。

为了演示互感现象，可以采用如图4所示的装置。它由套管（22）和套于其上的单绕组线圈（19），脉冲螺线管（20），双绕组线圈（21），指示灯泡（23、24）和灯泡接口短路线（25）构成。单绕组线圈（19）是由圆柱形线圈与6.3V0.1A指示灯泡（24）组成的闭合电路。脉冲螺线管（20）与脉冲电源相接。双绕组线圈（21）与指示灯泡（23）组成了两个闭合电路。其中双绕组线圈的内绕组与单绕组线圈的匝数相同，缠于线圈的内层，匝数为单绕组线圈（19）的一半的低匝绕组，缠绕在多匝绕组之外。工作时，可以通过调整各线圈之间的距离，使指示灯的亮度发生变化，而达到演示的目的。

Claims

1、本实用新型是一种电磁现象演示装置，它由强脉冲电源(11)，线圈(14，19，20，21)，铁芯(13)，支架(1)，水槽(4₁，4₂，4₃，4₄)，浮筒(5₁，5₂，5₂，5₄)，固定导线(3)，活动导线(2)，底座(17)，线圈支座(15)，铁板(16)所构成，其特征在于支架(1)上装有水槽(4₁，4₂，4₃，4₄)及与两端接有浮筒(5₁，5₂，5₃，5₄)的上、下浮筒横杆(6₁、6₂)中点的十字头(8₁，8₂)连接的活动导线(2)，底座(17)上安装有线圈支座(15)和线圈支座上的铁芯(13)与套于铁芯上的多层线圈(14)，将三个装有指示灯泡的形状、尺寸完全不同的空心线圈(19，20，21)共轴套于一有机玻璃套管上。