一种新型教学实验装置的制作方法

本实用新型属于教学演示教具领域，特别是涉及一种磁能转换新型教学实验装置。

背景技术：

在大学物理、电工电子等实验课程中，有多种电能--磁能转换实验装置，但是缺少机械能--磁能转换实验装置，这就使得相关实验无法在课堂上演示，本新型教学实验装置能够把机械能直接转换为磁能，从而填补了这些实验空白。本装置能够演示机械能--磁能转换过程、磁场在磁介质中传导等多个实验，可以用于磁性材料、磁能转换等多个领域的理论和实验教学。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种新型教学实验装置，该装置可以为学生演示磁场在磁介质中传导、机械能--磁能转换等多种实验，使学生更容易理解磁场和磁介质相关内容，提高了学习效率和学习积极性。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种新型教学实验装置,包括硅钢柱、永磁铁、漆包线圈和电阻，所述硅钢柱为硅钢片层叠成的矩形柱体；所述硅钢柱共四个，依次为ab段硅钢柱、bc段硅钢柱、cd段硅钢柱和de段硅钢柱；所述硅钢柱相互连接成矩形；其中，ab段硅钢柱和bc段硅钢柱、bc段硅钢柱和cd段硅钢柱呈固定连接；cd段硅钢柱和de段硅钢柱在d端呈活动连接；所述永磁铁放置在ab段硅钢柱的a端，用以磁化四段硅钢柱；所述bc段硅钢柱缠绕有漆包线圈并接入电阻。

优选的，所述电阻上连接有示波器，所述示波器用于测试电阻电压。

优选的，所述bc段硅钢柱的b端接地，用以消除硅钢柱感应的涡流。

优选的，硅钢柱和永磁铁构成实验装置的磁路部分；漆包线圈、电阻和示波器构成实验装置的电路部分。

采用上述技术方案后，本实用新型具有的有益效果为：

（1）本新型提供的实验装置包含器件少、制作过程简单，因此学生掌握实验方法也比较容易。

（2）通过改变硅钢柱与永磁铁之间的距离，可以使硅钢柱内的磁感应强度发生变化，从而演示了磁场在磁介质中传导、机械能--磁能转换过程等多种实验现象，能够帮助学生加深对磁场和磁介质的理解，以提高学习效率和学习积极性。

（3）本装置可以用于大学物理、电工电子等多门学科的实验教学中。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2-图3是本实用新型实施例2参考示意图。

图4-图5是本实用新型实施例4参考示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步描述：

实施例1一种新型教学实验装置，参照图1所示，包括硅钢柱、永磁铁、漆包线圈和电阻，所述硅钢柱为硅钢片层叠成的矩形柱体；所述硅钢柱共四个，依次为ab段硅钢柱、bc段硅钢柱、cd段硅钢柱和de段硅钢柱；所述硅钢柱相互连接成矩形；其中，ab段硅钢柱和bc段硅钢柱、bc段硅钢柱和cd段硅钢柱呈固定连接；cd段硅钢柱和de段硅钢柱在d端呈活动连接；所述永磁铁放置在ab段硅钢柱的a端，用以磁化四段硅钢柱；所述bc段硅钢柱缠绕有漆包线圈并接入电阻。所述电阻上连接有示波器，所述示波器用于测试电阻电压。所述bc段硅钢柱的b端接地，用以消除硅钢柱感应的涡流。

在本装置中，四段硅钢柱和永磁铁构成实验装置的磁路部分；漆包线、电阻和示波器构成实验装置的电路部分。

实施例2本实验装置的操作方法：

在硅钢柱e端施加拉力使de段绕d端转动，操作过程如图1-3所示：

随着e端与永磁铁之间距离l的改变，4段硅钢柱的磁感应强度也发生改变：

(1)初始时如图1所示，e端与永磁铁紧密吸引在一起，此时两者之间的吸引力最大，4段硅钢柱的磁感应强度也最大。

(2)把e端与永磁铁逐渐拉开，两者之间的吸引力逐渐减小，4段硅钢柱的磁感应强度也逐渐减小；当距离达到最大值并保持静止时，两者之间的吸引力和硅钢柱的磁感应强度都达到最小值，如图2所示。

(3)再次把e端向永磁铁逐渐靠近，两者之间的吸引力逐渐增大，4段硅钢柱的磁感应强度也逐渐增大；当重新吸引在一起时，两者之间的吸引力和硅钢柱内的磁感应强度再次都达到最大值，如图3所示。

实施例3磁介质磁化实验:

改变硅钢柱e端与永磁铁之间距离l的值，b端和c端的磁感应强度也相应发生变化，用磁强仪测试bc段硅钢柱的磁感应强度随l的变化规律。e端与永磁铁之间的距离单位是厘米(cm)，b端和c端磁感应强度单位是毫特(mt)。

(1)首先把e端和永磁铁拉开2cm的距离，测试此距离时b端和c端的磁感应强度；

(2)依次减小e端和永磁铁之间距离至1.5cm、1.0cm等，测试距离减小过程中b端和c端的磁感应强度变化。

汇总所有的磁感应强度测试数据，如表1所示：

表1磁感应强度测试数据表

分析表1数据，可以得出硅钢柱b端与c端磁感应强度变化规律：

(1)无论硅钢柱e端与永磁铁之间距离l如何改变，b端离永磁铁距离近磁感应强度大，c端离永磁铁距离远磁感应强度小。

(2)随着硅钢柱e端与永磁铁之间的距离l减小，b端和c端的磁感应强度都增大，由于b端离永磁铁距离近，b端比c端增加幅度更大。

实施例4机械能--磁能转换实验：

(1)按照图1所示在bc段硅钢柱上缠绕漆包线圈，连接好电阻和示波器。

(2)把硅钢柱e端和永磁铁拉开2cm的距离并保持静止，此时bc段硅钢柱内的磁感应强度保持在最小值不变，漆包线圈不会产生感应电压，示波器显示的波形（图4）是被外界干扰所致。

(3)松开硅钢柱e端，在磁场引力下e端迅速向永磁铁靠近，bc段硅钢柱内磁感应强度迅速增大，即通过漆包线圈的磁通量迅速增大，由电磁感应定律可知漆包线圈会产生感应电压，示波器显示的波形（图5）即是感应电压变化。

根据图4和图5可知，可以推测e端向永磁铁靠近过程中，bc段硅钢柱磁能变化规律：

(1)当距离l由2cm向0cm减小时，漆包线圈感应出负向增加的电压，在图像中表现为abc段弧形，此过程bc段硅钢柱的磁能迅速增大。

(2)在距离时刻，漆包线圈感应电压为0，在图像中表现为c点0电压，此时bc段硅钢柱的磁能达到最大值。

(3)距离保持不变，bc段硅钢柱磁感应强度变化率为0，根据电磁感应定律可知，接下来短时间内漆包线圈会感应出反向正电压，在图像中表现为正向cde段弧形。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。