一种研究互感现象的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种研究互感现象的装置，属于实验教学仪器【技术领域】。本实用新型包括底座、空腔骨架、绕组线圈Ⅰ、绕组线圈Ⅱ、固定支架Ⅰ、固定支架Ⅱ、固定支架Ⅲ；空腔骨架由固定支架Ⅰ和固定支架Ⅱ水平支撑固定在底座之上，绕组线圈Ⅰ和绕组线圈Ⅱ分别均匀密绕在空腔骨架外表面、两个绕组线圈的端线分别与底座上的接线柱相连接；其特征在于：还包括棒状金属磁介质、标尺、连接支架、标尺调节螺杆、以及连接调节螺杆和标尺的套筒；标尺和棒状金属磁介质通过连接支架连接固定，套筒由固定支架Ⅲ支撑固定在底座之上。本实用新型能测量互感系数，还能观察到由于磁介质在磁场中的位置改变而带来的互感信号的大小的变化即引起互感系数大小的变化。
【专利说明】—种研究互感现象的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种研究互感现象的装置，主要应用于高等院校理工科专业的大学物理实验教学，属于实验教学仪器【技术领域】。
【背景技术】
[0002]一个线圈中的电流发生变化时，在它附近的另一个线圈中就会产生感应电动势，反之亦然，这称为互感现象。互感器是由原、副线圈组成，在原线圈中通入交变电流，磁通变化会在副线圈中产生感应电动势，利用互感原理制成的变压器，在科研中有广泛应用。显然，两线圈的互感耦合程度不仅与线圈中的电流变化快慢有关，还与互感器本身的结构有关。互感器的一个重要参数即互感系数，由线圈的几何形状、大小、匝数、线圈之间的相对位置、是否填充磁介质以及磁介质的性质决定，而与线圈中电流无关。互感系数的计算比较复杂，实际中常采用实验的方法来测定。目前，大学物理实验中研究互感现象所使用的互感器结构比较简单，两线圈附近没有设置专门的磁介质，实验测量过程中学生无法感受到线圈附近的磁介质对互感现象及互感系数的影响，使得他们对于线圈互感耦合的程度也仅仅限于理论上的认识。
【发明内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种研究互感现象的装置，使用该装置研究互感现象不仅能测量互感系数，而且能使学生充分的感受到线圈附近填充磁介质对互感现象和互感系数的影响，加强学生的实践认识和对理论知识的理解。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种研究互感现象的装置，包括底座1、空腔骨架2、绕组线圈I 31、绕组线圈II 32、固定支架I 41、固定支架II 42、固定支架III 43 ;空腔骨架2由固定支架I 41和固定支架II 42水平支撑固定在底座I之上，绕组线圈I 31和绕组线圈II 32分别均匀密绕在空腔骨架2外表面、两个绕组线圈的端线分别与底座I上的接线柱相连接；还包括棒状金属磁介质5、标尺6、连接支架7、标尺调节螺杆8、以及连接调节螺杆8和标尺6的套筒9 ;标尺6和棒状金属磁介质5通过连接支架7连接固定，套筒9由固定支架III 43支撑固定在底座I之上。
[0005]所述空腔骨架2的横断面为圆形。
[0006]所述棒状金属磁介质5的水平中心线与所述的空腔骨架2的水平中心线重合。
[0007]所述棒状金属磁介质5的横断面为圆形、其半径小于空腔骨架2的半径。
[0008]调节标尺调节螺杆8，可以使得棒状金属磁介质5进入空腔骨架2内部，可以看到加强互感耦合程度情况下的信号波形，计算得到更大的互感系数。
[0009]其中，调节所述的标尺调节螺杆8可以水平的移动标尺6，通过连接支架7水平的移动棒状金属磁介质5,从而改变棒状金属磁介质5与绕组线圈的距离，即改变磁介质在磁场中的位置。该棒状金属磁介质可以采用铁磁材料加工而成，空腔骨架可以采用PVC管或者电胶木制成，其外表面覆盖的两绕组线圈用普通的细铜丝即可。该两绕组线圈在绕制的时候可以相互重叠一部分或者相距一段距离没有交叠部分。该装置可做成可视的，外部可以罩一个与底座相匹配的透明罩子，或者直接就采用开放式的，便于学生观察。
[0010]使用该装置研究互感现象并测定互感系数时，将交变信号和一个电阻
JJ1串联后与绕组线圈I 31的两个接线柱相连接，绕组线圈II 32的两个接线柱和一个负载电阻馬相连，用双踪示波器的一个通道观测电阻A上的信号，用其另外一个通道观测电阻
上的信号，读出示波器显示的电压峰峰值和，根据公式M =即算得互感系
R2U1 U2^TTfUl
数f为信号的频率。调节标尺调节螺杆8，水平的移动标尺6，通过连接支架7移动棒状金属磁介质5,改变棒状金属磁介质5与绕组线圈的距离，即改变磁介质在磁场中的位置，可以观测到示波器两个通道所显示的信号大小随着标尺的移动而发生变化。通过标尺上的读数，利用上述互感系数计算公式，可以算得磁介质在每个位置所对应互感系数。
[0011]本实用新型的有益效果是:互感器中设置了专门的磁介质，并且该磁介质可在磁场中移动，使用该装置研究互感现象不仅能测量互感系数，而且学生能观察到由于磁介质在磁场中的位置改变而带来的互感信号的大小的变化即引起互感系数大小的变化，使他们真切的感受到磁介质对互感耦合程度的影响，加强学生的实践认识和对理论知识的理解。同时，该装置采用可视性设计而非传统的“黑箱子”设计，可以加深对互感原件构造的理解。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的结构示意图；
[0013]图2是本实用新型研究互感现象的电路图；
[0014]图中:1-底座，2-空腔骨架，31-绕组线圈I，32_绕组线圈II，41-固定支架I，42-固定支架II，43-固定支架III`，5-棒状金属磁介质，6-标尺，7-连接支架，8-标尺调节螺杆，9-套筒。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型作进一步说明。
[0016]实施例1:如图1-2所示，一种研究互感现象的装置，包括底座1、空腔骨架2、绕组线圈I 31、绕组线圈II 32、固定支架I 41、固定支架II 42、固定支架III 43 ;空腔骨架2由固定支架I 41和固定支架II 42水平支撑固定在底座I之上，绕组线圈I 31和绕组线圈II 32分别均匀密绕在空腔骨架2外表面、两个绕组线圈的端线分别与底座I上的接线柱相连接；还包括棒状金属磁介质5、标尺6、连接支架7、标尺调节螺杆8、以及连接调节螺杆8和标尺6的套筒9 ;标尺6和棒状金属磁介质5通过连接支架7连接固定，套筒9由固定支架III 43支撑固定在底座I之上。空腔骨架2的横断面为圆形。棒状金属磁介质5的水平中心线与所述的空腔骨架2的水平中心线重合。棒状金属磁介质5的横断面为圆形、其半径小于空腔骨架2的半径。
[0017]实施例2:如图1-2所示，一种研究互感现象的装置，包括底座1、空腔骨架2、绕组线圈I 31、绕组线圈II 32、固定支架I 41、固定支架II 42、固定支架III 43 ;空腔骨架2由固定支架I 41和固定支架II 42水平支撑固定在底座I之上，绕组线圈I 31和绕组线圈II 32分别均匀密绕在空腔骨架2外表面、两个绕组线圈的端线分别与底座I上的接线柱相连接；还包括棒状金属磁介质5、标尺6、连接支架7、标尺调节螺杆8、以及连接调节螺杆8和标尺6的套筒9 ;标尺6和棒状金属磁介质5通过连接支架7连接固定，套筒9由固定支架III 43支撑固定在底座I之上。空腔骨架2的横断面为圆形。棒状金属磁介质5的水平中心线与所述的空腔骨架2的水平中心线重合。
[0018]实施例3:如图1-2所示，一种研究互感现象的装置，包括底座1、空腔骨架2、绕组线圈I 31、绕组线圈II 32、固定支架I 41、固定支架II 42、固定支架III 43 ;空腔骨架2由固定支架I 41和固定支架II 42水平支撑固定在底座I之上，绕组线圈I 31和绕组线圈II 32分别均匀密绕在空腔骨架2外表面、两个绕组线圈的端线分别与底座I上的接线柱相连接；还包括棒状金属磁介质5、标尺6、连接支架7、标尺调节螺杆8、以及连接调节螺杆8和标尺6的套筒9 ;标尺6和棒状金属磁介质5通过连接支架7连接固定，套筒9由固定支架III 43支撑固定在底座I之上。空腔骨架2的横断面为圆形。
[0019]实施例4:如图1-2所示，一种研究互感现象的装置，包括底座1、空腔骨架2、绕组线圈I 31、绕组线圈II 32、固定支架I 41、固定支架II 42、固定支架III 43 ;空腔骨架2由固定支架I 41和固定支架II 42水平支撑固定在底座I之上，绕组线圈I 31和绕组线圈II 32分别均匀密绕在空腔骨架2外表面、两个绕组线圈的端线分别与底座I上的接线柱相连接；还包括棒状金属磁介质5、标尺6、连接支架7、标尺调节螺杆8、以及连接调节螺杆8和标尺6的套筒9 ;标尺6和棒状金属磁介质5通过连接支架7连接固定，套筒9由固定支架III 43支撑固定在底座I之上。
[0020]上面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
【权利要求】
1.一种研究互感现象的装置，包括底座(I)、空腔骨架(2)、绕组线圈I (31)、绕组线圈II (32)、固定支架I (41)、固定支架II (42)、固定支架111(43);空腔骨架(2)由固定支架I (41)和固定支架II (42)水平支撑固定在底座(I)之上，绕组线圈I (31)和绕组线圈II(32)分别均匀密绕在空腔骨架(2)外表面、两个绕组线圈的端线分别与底座(I)上的接线柱相连接；其特征在于:还包括棒状金属磁介质(5)、标尺(6)、连接支架(7)、标尺调节螺杆(8)、以及连接调节螺杆(8)和标尺(6)的套筒(9);标尺(6)和棒状金属磁介质(5)通过连接支架(7)连接固定，套筒(9)由固定支架III (43)支撑固定在底座(I)之上。
2.根据权利要求1所述的研究互感现象的装置，其特征在于:所述空腔骨架(2)的横断面为圆形。
3.根据权利要求2所述的研究互感现象的装置，其特征在于:所述棒状金属磁介质(5)的水平中心线与所述的空腔骨架(2)的水平中心线重合。
4.根据权利要求2或3所述的研究互感现象的装置，其特征在于:所述棒状金属磁介质(5)的横断面为圆形、其半径小于空腔骨架(2)的半径。
【文档编号】G09B23/18GK203433717SQ201320462445
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】田亚芳, 龚元江, 刘志强, 王虹, 李迅鹏 申请人:昆明理工大学