教學用磁電現象綜合演示器的製造方法
2023-11-09 02:47:34 1
教學用磁電現象綜合演示器的製造方法
【專利摘要】教學用磁電現象綜合演示器，在同一臺器材上，水平安裝有可旋轉的磁鐵和軸線與磁鐵軸線豎直相交的轉動臺；在轉動臺上，可分別固定導體盤、或表面固定有發光二極體的絕緣盤；兩盤固定在轉動臺上後，其表面靠近磁鐵，但有一定的間隙；通過齒輪增速，可轉動手柄使磁鐵能夠較快地旋轉；在磁鐵旋轉時，兩盤也會隨著或旋轉、或旋轉且發光；這樣就定性地演示了法拉第電磁感應定律、安培定律、以及其它有關的磁、電、和物理現象。
【專利說明】教學用磁電現象綜合演示器
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於一種教學用磁電現象綜合演示器，是一種教學器材，用於對多種磁現象、電現象、和其它物理現象進行直觀地演示。
【背景技術】
[0002]在現有的教學器材中，對一些磁電現象的演示，往往沒有專用的演示器，因此教學和實驗不夠方便，並且缺乏趣味性。例如，在演示電磁感應現象時，需先將一個電流表接到一個線圈上，然後手持一個條形磁鐵往返靠近和離開線圈，這時電流表的指針往復擺動，說明磁場的變化產生了電流。這樣的演示需要三個單獨的零部件進行現場組合，因此不夠方便；再如，機械能、磁能、電能之間的互相轉換，以及能量可以非接觸地通過「場」來傳遞，就沒有相應的演示裝置。
【發明內容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是:提供一種教學用磁電現象綜合演示器；在此一臺演示器上，能夠比較方便地演示出多種磁、電、及其它物理現象。如:①磁場的變化能夠感生出電動勢，導體上的電動勢進而可以形成感生電流；②磁場中的感生電流會受到力的作用，進而使載有感生電流的導體產生運動在大面積或大體積導體中，電流的流動路徑是受電動勢分布範圍的影響，而不會任意流動機械能、磁能、電能之間是可以互相轉換的電能可以轉換成光能；⑥能量可以非接觸地通過無形的「場」來傳遞，進而證明「場」的存在。
[0004]本實用新型的技術方案是:如圖3、圖4所示，主動軸(2)上固定有大齒輪(4)和手柄(5)，並且通過兩個滾動或滑動軸承(3)裝在底座(I)兩個立板上部(或下部)的水平孔中，也可直接將兩個立板的孔作為軸承使用；主動軸(2)相對於底座(I)可以自由轉動；
[0005]從動軸(6)上固定有小齒輪(7)和由鋁、或銅、或尼龍、或複合材料構成的非導磁材料製作的接頭(8)，並且也通過另外兩個滾動或滑動軸承(3)裝在底座(I)兩個立板下部(或上部)的水平孔中，也可直接將兩個立板的孔作為軸承使用；從動軸(6)相對於底座
(I)也可以自由轉動，並且固定其上的小齒輪(7)能夠與固定在主動軸(2)上的大齒輪(4)正確哨合；
[0006]在底座(I)兩個立板的相應位置,鑽有小孔,可以用來潤滑主動軸(2)和從動軸
(6)的軸承(3)；
[0007]在接頭⑶上，通過由鋁或銅構成的非導磁材料製作的墊圈(10)和螺釘(11)，固定有磁鐵(9);磁鐵(9)的端面形狀為:圓環被兩個相互平行且對稱並平行於圓環軸線的平面切掉兩塊後所剩部分；磁鐵(9)的磁極位於兩個圓弧面上；
[0008]在底座(I)的豎直孔中，通過滾動軸承(13)，安裝有轉動臺(12)，且其軸線與磁鐵
(9)軸線垂直相交；在轉動臺(12)上，通過墊圈(14)和兩個沉頭螺釘(16)，可以分別固定兩個圓形的導體盤(15)、或絕緣盤(17)；
[0009]固定導體盤(15)時，墊圈(14)墊在導體盤(15)的下面；固定絕緣盤(17)時，墊圈(14)壓在絕緣盤(17)的上面；
[0010]導體盤(15)由鋁或銅構成的導電但非導磁的材料製作；
[0011]絕緣盤(17)由既不導電、也不導磁的材料製作，但是，在其上表面，輻射狀地、且較密集地布置有發光二極體(18);在絕緣盤(17)靠近邊緣及靠近圓心、且對應於發光二極體(18)管腳的位置，鑽有小孔，使得發光二極體(18)的管腳可以通過小孔插到絕緣盤(17)的下表面去；在絕緣盤(17)的下表面，發光二極體(18)所有靠近絕緣盤(17)邊緣的管腳，都被焊接在一隻圓環狀銅導體(19)上；所有靠近絕緣盤(17)圓心的管腳，都被焊接在另一隻較小的圓環狀銅導體(20)上；這樣，就使得所有發光二極體(18)的兩端分別連通，並且也比較牢靠地固定在絕緣盤(17)的上表面；
[0012]當轉動手柄(5)時，主動軸(2)及大齒輪(4) 一起轉動，並且由於大齒輪(4)與小齒輪(7)的嚙合，通過從動軸(6)和接頭(8)，磁鐵(9)便增速旋轉；磁鐵(9)旋轉時，其兩個圓弧面靠近導體盤(15)、或絕緣盤(17)，但不會碰擦，二者之間有一定的間隙。
[0013]如果轉動臺12上固定的是導體盤15，則在磁鐵9旋轉時，導體盤15相應部位的磁場就發生周期性變化，在相應部位就形成感生電流；感生電流在磁場中要受到力的作用，於是導體盤15就隨著磁鐵9的連續轉動也不斷地旋轉；這樣就定性地演示了法拉第電磁感應定律和安培定律、以及能量可以非接觸地通過「場」來傳遞、機械能和電磁能之間的相互轉換等現象，甚至演示了齒輪傳動的變速原理。
[0014]如果轉動臺12上固定的是絕緣盤17，則在磁鐵9旋轉時，不僅絕緣盤17隨著旋轉，而且絕緣盤17上靠近磁鐵9的發光二極體18將依次發光；這樣不僅定性地演示了法拉第電磁感應定律和安培定律、以及能量可以非接觸地通過「場」來傳遞、機械能和電磁能之間的相互轉換等現象，還演示了光電效應；尤其是全部連通著的發光二極體18，只在磁鐵9附近才發光，這樣就演示了電流的流動路徑受電動勢分布範圍的影響，而不會任意流動。
[0015]本實用新型的有益效果在於:提供了一種專用的磁電現象綜合演示器，能用一臺器材方便地演示多種磁電現象及其它物理現象，並且有助於提高教學及實驗的趣味性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的主視圖；
[0017]圖2為本實用新型縮小為0.75倍的俯視圖；
[0018]圖3為本實用新型縮小為0.65倍對圖1沿對稱面剖開後的左視圖；
[0019]圖4為將圖3中的導體盤15換成絕緣盤17後的示意圖；
[0020]圖5為絕緣盤17的俯視圖；
[0021]圖6為發光二極體18的管腳插入絕緣盤17上小孔的放大示意圖；
[0022]圖7為絕緣盤17的下表面示意圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型的【具體實施方式】結合【專利附圖】
【附圖說明】如下。
[0024]如圖3、圖4所示，主動軸2上固定有大齒輪4和手柄5，並且通過兩個軸承3 (滾動軸承或滑動軸承)裝在底座I兩個立板上部(或下部)的水平孔中(也可直接將兩個立板的孔作為軸承使用)；主動軸2相對於底座I可以自由轉動。
[0025]從動軸6上固定有小齒輪7和(由鋁、或銅、或尼龍、或複合材料等)非導磁材料製作的接頭8，並且也通過另外兩個軸承3 (滾動軸承或滑動軸承)裝在底座I兩個立板下部(或上部)的水平孔中(也可直接將兩個立板的孔作為軸承使用)；從動軸6相對於底座I也可以自由轉動，並且固定其上的小齒輪7能夠與固定在主動軸2上的大齒輪4正確嚙合。在底座I兩個立板的相應位置，鑽有小孔，可以用來潤滑主動軸2和從動軸6的軸承
3。在接頭8上，通過由鋁或銅等非導磁材料製作的墊圈10和螺釘11，固定有磁鐵9 ;磁鐵9的端面形狀為:圓環被兩個相互平行且對稱並平行於圓環軸線的平面切掉兩塊後所剩部分；磁鐵9的磁極位於兩個圓弧面上。
[0026]在底座I的豎直孔中，通過滾動軸承13，安裝有轉動臺12，且其軸線與磁鐵9軸線垂直相交；在轉動臺12上，通過墊圈14和兩個沉頭螺釘16，可以分別固定兩個圓形的導體盤15、或絕緣盤17。固定導體盤15時，墊圈14墊在導體盤15的下面，如圖3所示；固定絕緣盤17時，墊圈14壓在絕緣盤17的上面，如圖4所示。磁鐵9旋轉時，其兩個圓弧面靠近導體盤15或絕緣盤17，但不會碰擦，二者之間有一定的間隙。
[0027]導體盤15由鋁或銅等導電但非導磁的材料製作。
[0028]絕緣盤17由既不導電、也不導磁的材料製作；但是，在其上表面，輻射狀地、且較密集地布置有發光二極體18，如圖5所示。在絕緣盤17靠近邊緣及靠近圓心、且對應於發光二極體18管腳的位置，鑽有小孔，使得發光二極體18的管腳可以通過小孔插到絕緣盤17的下表面去，如圖6所示。在絕緣盤17的下表面，如圖7所示，發光二極體18所有靠近絕緣盤17邊緣的管腳，都被焊接在一隻圓環狀銅導體19上；所有靠近絕緣盤17圓心的管腳，都被焊接在另一隻較小的圓環狀銅導體20上。這樣，就使得所有發光二極體18的兩端分別連通，並且也比較牢靠地固定在絕緣盤17的上表面。
[0029]當轉動手柄5時，主動軸2及大齒輪4 一起轉動，並且由於大齒輪4與小齒輪7的嚙合，通過從動軸6和接頭8，磁鐵9便增速旋轉。由於磁鐵9的旋轉，引起導體盤15或絕緣盤17相應部位磁場的周期性變化，進而在導體盤15的相應部位、或絕緣盤17相應部位的發光二極體18上，形成感生電流；感生電流在磁場中要受到力的作用，於是導體盤15或絕緣盤17便會帶動轉動臺12 —起轉動起來。絕緣盤17轉動的同時，其上表面轉到磁鐵9附近的發光二極體18將相繼發光，而離開磁鐵9附近時又會相繼熄滅。
[0030]由於導體盤15和絕緣盤17的轉動、發光二極體18的發光，便較好地演示了前面所述的多種磁現象、電現象、及其它物理現象。
【權利要求】
1.一種教學用磁電現象綜合演示器，其特徵在於: 主動軸(2)上固定有大齒輪(4)和手柄(5)，並且通過兩個滾動或滑動軸承(3)裝在底座(I)兩個立板上部或下部的水平孔中，也可直接將兩個立板的孔作為軸承使用；主動軸(2)相對於底座(I)可以自由轉動； 從動軸(6)上固定有小齒輪(7)和由鋁、或銅、或尼龍構成的非導磁材料製作的接頭(8)，並且也通過另外兩個滾動或滑動軸承(3)裝在底座(I)兩個立板下部或上部的水平孔中，也可直接將兩個立板的孔作為軸承使用；從動軸(6)相對於底座(I)也可以自由轉動，並且固定其上的小齒輪(7)能夠與固定在主動軸(2)上的大齒輪(4)正確嚙合； 在底座⑴兩個立板的相應位置，鑽有小孔，可以用來潤滑主動軸⑵和從動軸(6)的軸承⑶； 在接頭(8)上，通過由鋁或銅構成的非導磁材料製作的墊圈(10)和螺釘(11)，固定有磁鐵(9);磁鐵(9)的端面形狀為:圓環被兩個相互平行且對稱並平行於圓環軸線的平面切掉兩塊後所剩部分；磁鐵(9)的磁極位於兩個圓弧面上； 在底座(I)的豎直孔中，通過滾動軸承(13)，安裝有轉動臺(12)，且其軸線與磁鐵(9)軸線垂直相交；在轉動臺(12)上，通過墊圈(14)和兩個沉頭螺釘(16)，可以分別固定兩個圓形的導體盤(15)、或絕緣盤(17)； 固定導體盤(15)時，墊圈(14)墊在導體盤(15)的下面；固定絕緣盤(17)時，墊圈(14)壓在絕緣盤(17)的上面； 導體盤(15)由鋁或銅構成的導電但非導磁的材料製作； 絕緣盤(17)由既不導電、也不導磁的材料製作，但是，在其上表面，輻射狀地、且較密集地布置有發光二極體(18);在絕緣盤(17)靠近邊緣及靠近圓心、且對應於發光二極體(18)管腳的位置，鑽有小孔，使得發光二極體(18)的管腳可以通過小孔插到絕緣盤(17)的下表面去；在絕緣盤(17)的下表面，發光二極體(18)所有靠近絕緣盤(17)邊緣的管腳，都被焊接在一隻圓環狀銅導體(19)上；所有靠近絕緣盤(17)圓心的管腳，都被焊接在另一隻較小的圓環狀銅導體(20)上；這樣，就使得所有發光二極體(18)的兩端分別連通，並且也比較牢靠地固定在絕緣盤(17)的上表面； 當轉動手柄(5)時，主動軸(2)及大齒輪(4) 一起轉動，並且由於大齒輪(4)與小齒輪(7)的嚙合，通過從動軸(6)和接頭(8)，磁鐵(9)便增速旋轉；磁鐵(9)旋轉時，其兩個圓弧面靠近導體盤(15)、或絕緣盤(17)，但不會碰擦，二者之間有一定的間隙。
【文檔編號】G09B23/18GK203931283SQ201420021559
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年1月14日 優先權日:2014年1月14日
【發明者】王培森 申請人:王培森