電磁共振科普演示器的製作方法
2023-11-01 00:48:27 1
專利名稱：電磁共振科普演示器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於一種教學儀器設備，特別是涉及一種電磁共振科普演示器。
背景技術：
在中學物理教程中，有電磁感應的課程，為了使學生對電磁感應有感性認識和增 強理解能力，需要做電磁感應實驗，傳統的電磁感應實驗大體使用由電流表、線圈、條形磁 鐵、電池和電路開關組成的實驗儀器。在這種傳統電磁感應實驗中，外電路開關的通斷瞬間 或條形磁鐵的運動使穿過閉合電路的磁通量發生變化，使接在閉合電路的靈敏電錶發生偏 轉，產生了感應電流，這幾乎是每個高中生都了解的電磁感應知識。但在這種實驗中，靈敏 電錶偏轉稍縱即逝，感應電流太微弱，實驗效果不明顯，更談不上感應電流的應用。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術的不足之處，而提供一種感應電流持續、感 應能量高效傳輸、製作簡單和實驗效果明顯的電磁共振科普演示器。本實用新型的目的可以通過採取如下方法來實現設計一種電磁共振科普演示 器，包括演示器、低頻信號發生器和發光二極體，所述演示器由銅管發射線圈和銅管接受線 圈組成，銅管發射線圈為一條銅管環繞4至8匝的圓形銅圈，直徑為40至60釐米，銅管接 受線圈為一條銅管環繞18至沈匝的圓形銅圈，直徑為45至58釐米，低頻信號發生器電壓 輸出埠連接銅管發射線圈，銅管接受線圈連接發光二極體。所述銅管發射線圈與銅管接受線圈之間距離為200至300釐米。所述銅管發射線圈和銅管接受線圈採用外徑為45至55毫米銅管制作而成。所述低頻信號發生器採用可調頻低頻信號發生器。本實用新型電磁共振科普演示器與現有電磁感應實驗儀器相比較，具有以下優佔.
^ \\\ ·本實用新型技術產品能實現遠距離感應，給人視覺上一個震撼，利用信號發生器 能產生周期性、持續和明顯的感應電流，而且共振能量能實現高效傳輸，因此具有感應電流 持續、感應能量高效傳輸、製作簡單和實驗效果明顯等優點。
圖1為本實用新型電磁共振科普演示器結構示意圖；圖2為本實用新型電磁共振科普演示器電路原理示意圖。圖中1為銅管發射線圈，2為銅管接受線圈，3為低頻信號發生器，4為發光二極體， 5電壓輸出埠。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。[0014]如圖1所示，本實用新型一種電磁共振科普演示器，其結構包括演示器、低頻信號 發生器3和發光二極體4 (LED)，所述演示器由銅管發射線圈1和銅管接受線圈2組成，銅管 發射線圈1為一條銅管環繞6匝的圓形銅圈，直徑為50釐米，銅管接受線圈2為一條銅管環 繞22匝的圓形銅圈，直徑為53釐米，銅管發射線圈1和銅管接受線圈2採用外徑為50毫米 銅管制作而成，低頻信號發生器3電壓輸出埠 5連接銅管發射線圈1，低頻信號發生器3 採用可調頻低頻信號發生器，銅管接受線圈2連接發光二極體4，演示時銅管發射線圈1與 銅管接受線圈2之間距離為240釐米，將兩線圈平行正對且兩線圈中心在同一個高度，低頻 信號發生器3接在家用電路上，輸出電壓波型為波，輸出的電壓為5伏，檢查好電路後通電。 先在兩線圈距離較近時調節輸出頻率，直到LED能較亮發光，再增大兩線圈距離，看LED能 否繼續發光，若能發光，進行頻率微調，找到使LED發光最亮的頻率，重複上面步驟，直到使 LED發光的頻率區間很小，幾乎是一個點，此時輸出頻率為共振頻率，即發生了電磁共振，在 共振頻率下，可以改增大線圈距離，直到LED亮度達到最暗，此時兩線圈距離為最大共振距 離，在小於最大共振距離內，兩線圈能較明顯的實現點磁共振感應；若LED不發亮，則剛才 能引起發光的頻率不是共振頻率，則找到另一個發光頻率，繼續前面的步驟。如圖2所示，銅管發射線圈I(L1)接低頻信號發生器3的電壓輸出埠 5，調節電 壓以方波周期性變化輸出，R1為銅管發射線圈1的等效內阻，由歐姆定律，在銅管產生周期 性變化的電流，變化的電流產生周期性變化的磁場；L2為銅管接受線圈2，R2為銅管接受線 圈2的等效內阻，由於穿過銅線線圈的磁通量發生周期性變化，根據電磁感應定律，銅線線 圈產生周期性變化感應電動勢V2，除去銅線本身的壓降，剩下電壓若能高於LED的發光電壓 (1. 2V左右)，LED就能發光。根據物理學的「共振」原理物體受迫振動的頻率等於物體的 固有頻率時，兩個振動頻率相同的物體能高效傳輸能量，調節信號發生器的輸出頻率f，當 接收線圈L2受迫振動的頻率f等於其固有頻率時，兩線圈發生共振，能量能高效傳輸，發生 共振感應所產生的感應電流也會比較明顯，則此時兩線圈即使在較遠的距離下，LED仍能發 光，那麼整個電磁共振演示效果將十分顯著。
權利要求1.一種電磁共振科普演示器，包括演示器、低頻信號發生器和發光二極體，其特徵在 於所述演示器由銅管發射線圈和銅管接受線圈組成，銅管發射線圈為一條銅管環繞4至 8匝的圓形銅圈，直徑為40至60釐米，銅管接受線圈為一條銅管環繞18至沈匝的圓形銅 圈，直徑為45至58釐米，低頻信號發生器電壓輸出埠連接銅管發射線圈，銅管接受線圈 連接發光二極體。
2.根據權利要求1所述的一種電磁共振科普演示器，其特徵在於所述銅管發射線圈 與銅管接受線圈之間距離為200至300釐米。
3.根據權利要求1所述的一種電磁共振科普演示器，其特徵在於所述銅管發射線圈 和銅管接受線圈採用外徑為45至55毫米銅管制作而成。
4.根據權利要求1所述的一種電磁共振科普演示器，其特徵在於所述低頻信號發生 器採用可調頻低頻信號發生器。
專利摘要本實用新型公開了一種電磁共振科普演示器，其結構包括演示器、低頻信號發生器和發光二極體，其特徵在於所述演示器由銅管發射線圈和銅管接受線圈組成，銅管發射線圈為一條銅管環繞4至8匝的圓形銅圈，直徑為40至60釐米，銅管接受線圈為一條銅管環繞18至26匝的圓形銅圈，直徑為45至58釐米，低頻信號發生器電壓輸出埠連接銅管發射線圈，銅管接受線圈連接發光二極體。本實用新型電磁共振科普演示器與現有電磁感應實驗儀器相比較，具有感應電流持續、感應能量高效傳輸、製作簡單和實驗效果明顯等優點。
文檔編號G09B23/18GK201893057SQ201020657868
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月4日 優先權日2010年12月4日
發明者李偉捷 申請人:李偉捷