一种电磁感应演示装置

1.本实用新型属于教学辅助设备技术领域，具体涉及一种电磁感应演示装置。


背景技术：

2.在教学过程中为了提高教学效果，以便于学生理解某些原理，老师会使用大量的教学模型或演示教具，以通过直观手段将抽象的知识、原理简明化、形象化。
3.电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。老师在讲解电磁感应现象时，会采用相关的演示模型进行演示。但现有的电磁感应演示模型存在着各个组件需要临时组装，而且相互分散，使用后组件散落，不易收集的问题，而且演示方式枯燥且不能从多角度对电磁感应现象进行演示，不便于学生进行理解。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电磁感应演示装置。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种电磁感应演示装置，包括第一底座和第二底座，第一底座上设置有条形磁铁、矩形线圈、转动杆、传导机构、滑环和转盘；
7.所述第二底座上设置有霍尔传感器、led显示屏、螺线管、通电直导线和两个led灯，垂直于第二底座上表面的两侧分别设置有相互平行的第一安装板和第二安装板，第一安装板上水平间隔设置有多个接线柱，第二安装板上设置有扬声机构；
8.所述转盘通过皮带与转动杆连接，转动杆水平设置于条形磁铁的下方，滑环和矩形线圈分别套设于转动杆上，矩形线圈上导线的两端均与滑环连接，传导机构与转动杆转动连接，扬声机构、霍尔传感器、螺线管、通电直导线和两个led灯分别通过对应接线柱与传导机构电性连接，霍尔传感器与led显示屏电性连接。
9.优选的，所述滑环包含第一滑环和第二滑环，第一滑环和第二滑环分别与转动杆外表面固定连接，第一滑环包含圆环a和半圆环k，半圆环k与圆环a垂直连接，第二滑环包含圆环b和半圆环l，所述半圆环l与圆环b垂直连接，所述第一滑环和第二滑环相对设置，且相互绝缘，所述第一滑环和第二滑环共同构成圆筒状结构，所述矩形线圈上导线的两端分别与圆环a和圆环b连接。
10.优选的，所述传导机构包含第一支撑座、两个导电螺杆、两个滑块和两个电刷，第一支撑座为“l”型结构，第一支撑座设置于第一底座的上表面，转动杆的一端与第一支撑座转动连接，两个导电螺杆水平对称贯穿第一支撑座，并通过螺丝固定，两个滑块分别滑动设置于两个导电螺杆上，两个电刷分别对称设置于两个滑块的内侧，两个电刷均为弧形结构，且两个电刷与第一滑环和第二滑环相接触，两个滑块上分别设置有固定螺母，两个滑块分别与对应的导电螺杆通过固定螺母固定，两个导电螺杆上远离滑块的一端分别设置有第一接线柱和第二接线柱，第一接线柱和第二接线柱分别通过导线与多个接线柱中的两个接线
柱连接。
11.优选的，多个接线柱的数量为10个，且10个接线柱依次为1#接线柱、2#接线柱、3#接线柱、4#接线柱、5#接线柱、6#接线柱、7#接线柱、8#接线柱、9#接线柱和10#接线柱。
12.优选的，两个所述led灯分别通过导线与3#接线柱和4#接线柱连接，螺线管上导线的两端分别与5#接线柱和6#接线柱连接，通电直导线的两端分别通过导线与7#接线柱和8#接线柱连接，霍尔传感器通过导线分别与9#接线柱和10#接线柱连接。
13.优选的，所述扬声机构包含振膜、圆形线圈和圆形磁铁，第二安装板上开设有安装孔，振膜设置于安装孔的前侧，圆形线圈设置于振膜后侧面的中部，圆形磁铁设置于安装孔的后侧，所述圆形磁铁与圆形线圈不接触，所述圆形线圈通过导线与1#接线柱和2#接线柱连接。
14.优选的，所述转盘通过支架与第一底座的上表面规定连接，转盘上设置有摇柄。
15.优选的，所述第一底座上设置有第二支撑座，第二支撑座和第一支撑座分别位于条形磁铁的两侧，转动杆上远离第一支撑座的一端与第二支撑座水平转动连接，且端部设置有连接柱，转盘通过皮带与连接柱连接。
16.本实用新型与现有技术相比，其有益效果在于：
17.(1)本实用新型提供的电磁感应演示装置，通过转盘、条形磁铁、矩形线圈、转动杆、传导机构、滑环和转盘以及扬声机构的设计，能够通过听觉感知扬声机构是否发出声音，从而能够直观的展示电磁感应现象；
18.(2)本实用新型通过通过转盘、条形磁铁、矩形线圈、转动杆、传导机构、滑环和转盘以及两个led灯的设计，能够通过视觉观察可对比直流电流和交流电流两种不同的接法下两个led灯的亮灯情况，从而非常直观的展示电磁感应现象；
19.(3)本实用新型通过霍尔传感器、led显示屏、螺线管和通电直导线的设计，可利用霍尔传感器分别靠近或者远离通电螺线圈与通电直导线，观察led显示屏的数值变化来研究磁场空间分布情况，以及通过固定霍尔传感器位置，加大或者减小电流，观察led显示屏的数值变化来研究磁场空间分布情况。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例提供的电磁感应演示装置的俯视图；
21.图2为本实用新型实施例中的条形磁铁、矩形线圈、转动杆、传导机构以及滑环的连接结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例中的扬声机构的结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例中的条形磁铁的结构示意图；
24.图中：1、第一底座；2、第二底座；3、条形磁铁；4、矩形线圈；5、转动杆；6、传导机构；7、滑环；8、转盘；9、霍尔传感器；10、led显示屏；11、螺线管；12、通电直导线；13、led灯；14、第一安装板；15、第二安装板；16、皮带；17、扬声机构；18、第一滑环；19、第二滑环；20、圆环a；21、半圆环k；22、圆环b；23、半圆环l；24、第一支撑座；25、导电螺杆；26、滑块；27、电刷；28、固定螺母；29、第一接线柱；30、第二接线柱；31、1#接线柱；32、2#接线柱；33、3#接线柱；34、4#接线柱；35、5#接线柱；36、6#接线柱；37、7#接线柱；38、8#接线柱；39、9#接线柱；40、10#接线柱；41、振膜；42、圆形线圈；43、磁铁；44、支架；45、摇柄；46、第二支撑座；47、连接
柱；48、安装孔。
具体实施方式
25.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
26.如图1至图4所示，本实用新型实施例提供的电磁感应演示装置，包括第一底座1和第二底座2，所述第一底座1上设置有条形磁铁3、矩形线圈4、转动杆5、传导机构6、滑环7和转盘8；条形磁铁3由两块n极与s极相对的磁铁组成，矩形线圈4设置于条形磁铁3中间产生的磁场中；
27.所述第二底座2上设置有霍尔传感器9、led显示屏10、螺线管11、通电直导线12和两个led灯13，垂直于第二底座2上表面的两侧分别设置有相互平行的第一安装板14和第二安装板15，第一安装板14上水平间隔设置有多个接线柱16，第二安装板15上设置有扬声机构17；
28.所述转盘8通过皮带16与转动杆5连接，转动杆5水平设置于条形磁铁3的下方，滑环7和矩形线圈4分别套设于转动杆5上，矩形线圈4上导线的两端均与滑环7连接，传导机构6与转动杆5转动连接，扬声机构17、霍尔传感器9、螺线管11、通电直导线12和两个led灯13分别通过对应接线柱与传导机构6电性连接，霍尔传感器9与led显示屏10电性连接。
29.转盘8通过支架44与第一底座1的上表面规定连接，转盘8上设置有摇柄45。
30.第一底座1上设置有第二支撑座46，第二支撑座46和第一支撑座24分别位于条形磁铁3的两侧，转动杆5上远离第一支撑座24的一端与第二支撑座46水平转动连接，且端部设置有连接柱47，转盘8通过皮带16与连接柱47连接。
31.滑环7由铜制成，滑环7包含第一滑环18和第二滑环19，第一滑环18和第二滑环19分别与转动杆5外表面固定连接，第一滑环18包含圆环a 20和半圆环k 21，半圆环k 21与圆环a 20垂直连接，第二滑环19包含圆环b 22和半圆环l 23，所述半圆环l 23与圆环b 22垂直连接，所述第一滑环18和第二滑环19相对设置，且相互绝缘，所述第一滑环18和第二滑环19共同构成圆筒状结构，所述矩形线圈4上导线的两端分别与圆环a 20和圆环b 22连接。
32.传导机构6包含第一支撑座24、两个导电螺杆25、两个滑块26和两个电刷27，第一支撑座24为“l”型结构，第一支撑座24设置于第一底座1的上表面，转动杆5的一端与第一支撑座24转动连接，两个导电螺杆25水平对称贯穿第一支撑座24，并通过螺丝固定，两个滑块26分别滑动设置于两个导电螺杆25上，两个电刷27分别对称设置于两个滑块26的内侧，两个电刷27均为弧形结构，且两个电刷27与第一滑环18和第二滑环19相接触，两个滑块26上分别设置有固定螺母28，两个滑块26分别与对应的导电螺杆25通过固定螺母28固定，两个导电螺杆25上远离滑块26的一端分别设置有第一接线柱29和第二接线柱30，第一接线柱29和第二接线柱30分别通过导线与多个接线柱中的两个接线柱连接。
33.通过调节固定螺母28，使两个电刷27通过滑块26分别沿着所对应的导电螺杆25滑动，当两个电刷27分别滑动到与圆环a 20和圆环b 22相接触时，停止滑动，并通过固定螺母28对滑块26进行固定，此时通过转动转盘8，能够带动转动杆5转动，进而带动矩形线圈4在
磁场中，做切割磁感线的转动，在矩形线圈4转动过程中，圆环a 20和圆环b 22始终保持与电刷27接触，矩形线圈4在磁场中持续转动，矩形线圈4就向外部电路提供方向和大小都作周期性变化的交流电流。当调节两个电刷27分别滑动到与半圆环k 21和半圆环l 23接触时，此时通过转动转盘8，能够带动转动杆5转动，进而带动矩形线圈4在磁场中，做切割磁感线的转动，在矩形线圈4转动过程中，半圆环k 21和半圆环l 23始终保持与电刷27接触，矩形线圈4在磁场中持续转动，矩形线圈4就向外部电路提供方向不变和大小改变直流电流。
34.多个接线柱的数量为10个，且10个接线柱依次为1#接线柱31、2#接线柱32、3#接线柱33、4#接线柱34、5#接线柱35、6#接线柱36、7#接线柱37、8#接线柱38、9#接线柱39和10#接线柱40。
35.两个led灯13分别通过导线与3#接线柱33和4#接线柱34连接。两个led灯13反向并联，且具有单向导电性，在通过光的形式进行电磁感应现象展示时，将第一接线柱29和第二接线柱30分别通过导线与3#接线柱33和4#接线柱34连接，接着通过调节两个电刷27分别滑动到与半圆环k 21和半圆环l 23接触，然后通过摇柄45顺时针转动转盘8，通过皮带16带动转动杆9转动，使矩形线圈4在磁场中，顺时针做切割磁感线的转动，此时其中一个led灯13亮，当逆时针转动转盘8，使矩形线圈4在磁场中，逆时针做切割磁感线的转动，此时仅另一个led灯13亮；然后通过调节两个电刷27分别滑动到与圆环a 20和圆环b 22相接触，接着顺时针或逆时针转动转盘8，使矩形线圈4在磁场中，顺时针或逆时针做切割磁感线的转动，两个led灯13均全亮，通过视觉可非常直观的展示在直流电流、交流电流两种不同的接法下产生的电磁感应现象。
36.螺线管11上导线的两端分别与5#接线柱35和6#接线柱36连接，通电直导线12的两端分别通过导线与7#接线柱37和8#接线柱38连接，霍尔传感器9通过导线分别与9#接线柱39和10#接线柱40连接。通过在5#接线柱35和6#接线柱36上外接学生电源，能够为螺线管11提供电源，以及在7#接线柱37和8#接线柱38上外接学生电源，能够为通电直导线12提供电源，通过在9#接线柱39和10#接线柱40上外接5v的电源，可为霍尔传感器和led显示屏10提供电源，将霍尔传感器9分别靠近或者远离通电螺线管11与通电直导线12，观察led显示屏10的数值变化,研究磁场空间分布情况，首先固定霍尔传感器位置，加大或者减小电流，观察led显示屏的数值变化，发现增大电压，霍尔传感器的示数增大，减少电压，霍尔传感器9的示数减小；当输入螺线管11和通电直导线12的电流电压不变，靠近通电导线12，霍尔传感器9的led显示屏10所显示的示数增大，反之，则减小。
37.第二安装板15上开设有安装孔，振膜41设置于安装孔48的前侧，圆形线圈42设置于振膜41后侧面的中部，圆形磁铁43设置于安装孔48的后侧，所述圆形磁铁43与圆形线圈42不接触，所述圆形线圈42通过导线与1#接线柱31和2#接线柱32连接。在通过扬声机构17进行电磁感应现象展示时，通过调节两个电刷27分别滑动到与圆环a20和圆环b 22相接触，接着将第一接线柱29和第二接线柱30分别通过导线与1#接线柱31和2#接线柱32连接，然后通过摇柄45转动转盘8，通过皮带16带动转动杆9转动，使矩形线圈4在磁场中，做切割磁感线的转动，使交流电流流入圆形线圈42中，从而闭合圆形线圈42产生磁场，由于交流电流大小和方向周期性变化，使得圆形线圈42产生的磁场大小方向都在改变。磁铁43产生的磁场大小方向不改变，圆形线圈42与磁铁43时而相斥，时而相吸，由于磁铁固定不动，所以圆形线圈42带动振膜41振动，从而发出声音，通过听觉，非常直观的展示电磁感应现象。
38.本实用新型实施例提供的电磁感应演示装置的使用方法：
39.(1)通过扬声机构17进行电磁感应现象展示时，通过调节两个电刷27分别滑动到与圆环a 20和圆环b 22相接触，接着将第一接线柱29和第二接线柱30分别通过导线与1#接线柱31和2#接线柱32连接，然后通过摇柄45转动转盘8，通过皮带16带动转动杆9转动，使矩形线圈4在磁场中，做切割磁感线的转动，使交流电流流入圆形线圈42中，从而闭合圆形线圈42产生磁场，由于交流电流大小和方向周期性变化，使得圆形线圈42产生的磁场大小方向都在改变。磁铁43产生的磁场大小方向不改变，圆形线圈42与磁铁43时而相斥，时而相吸，由于磁铁固定不动，所以圆形线圈42带动振膜41振动，从而发出声音，通过听觉，非常直观的展示电磁感应现象；
40.(2)通过光的形式进行电磁感应现象展示时，将第一接线柱29和第二接线柱30分别通过导线与3#接线柱33和4#接线柱34连接，接着通过调节两个电刷27分别滑动到与半圆环k 21和半圆环l 23接触，然后通过摇柄45顺时针转动转盘8，通过皮带16带动转动杆9转动，使矩形线圈4在磁场中顺时针做切割磁感线的转动，此时其中一个led灯13亮，当逆时针转动转盘8，使矩形线圈4在磁场中，逆时针做切割磁感线的转动，此时仅另一个led灯13亮；然后通过调节两个电刷27分别滑动到与圆环a 20和圆环b 22相接触，接着顺时针或逆时针转动转盘8，使矩形线圈4在磁场中，顺时针或逆时针做切割磁感线的转动，两个led灯13均全亮，通过视觉可非常直观的展示在直流电流、交流电流两种不同的接法下产生的电磁感应现象；
41.(3)对不同磁场的空间分布情况进行量：通过在5#接线柱35和6#接线柱36上外接学生电源，能够为螺线管11提供电源，以及在7#接线柱37和8#接线柱38上外接学生电源，能够为通电直导线12提供电源，通过在9#接线柱39和10#接线柱40上外接5v的电源，可为霍尔传感器和led显示屏10提供电源，将霍尔传感器9分别靠近或者远离通电螺线管11与通电直导线12，观察led显示屏10的数值变化,研究磁场空间分布情况，首先固定霍尔传感器位置，加大或者减小电流，观察led显示屏的数值变化，发现增大电压，霍尔传感器的示数增大，减少电压，霍尔传感器9的示数减小；当输入螺线管11和通电直导线12的电流电压不变，靠近通电导线12，霍尔传感器9的led显示屏10所显示的示数增大，反之，则减小。
42.综上所述，本实用新型实施例提供的电磁感应演示装置，能够通过声音和光的多展示方式对电磁感应现象进行展示，且通过听觉和视觉的展示方式进行展示，具有展示直观、形象，便于理解的优点，且通过霍尔传感器和通电直导线的设定，通过led显示屏的数值变化可直观看到电流大小的改变对于磁场分布情况的影响。
43.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。