[实用新型]一种电磁感应演示装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电磁学演示装置，特别涉及一种物理教学用电磁感应演示装置。

背景技术

电磁感应现象中，由于磁体与线圈的相对运动，线圈中磁通量变化而产生感应电流，楞次定律概括了感应电流与磁体运动之间的关系，借助演示仪可将二者关系展示出来，这类演示装置主要有两种类型：（1）将灵敏电流计与感应线圈相连，虽然装置简单，现象易产生，但缺点是只能根据电流计指针的偏转方向来判断电流的方向，并不能直观地显示磁通量变化与感应电流的关系。（2）将LED指示灯与感应线圈相连，此类装置虽可直观地用灯光来展示感应电流变化，但磁体对线圈的运动为单次、单向的运动，其产生的感应电流弱且瞬时，不易观察，故演示效果不好，否则需要借助复杂的外电路设施，成本高，结构复杂。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单且效果明显的电磁感应演示装置。

本实用新型的技术方案是：电磁感应演示装置由装置框架、绿色LED指示灯、红色LED指示灯、感应线圈、弹簧和磁铁组成，两个感应线圈分别固定在装置框架的上顶和下底，并分别与绿色LED指示灯、红色LED指示灯相连接，两个弹簧分别穿过两个感应线圈，两个弹簧的一端分别固定在装置框架的上顶和下底，两个弹簧的另一端分别与磁铁连接。

所述的装置框架设置有后面板。所述的绿色LED指示灯为两个，红色LED指示灯为两个。所述的磁铁为铷铁硼强磁铁。

根据本实用新型的设计，磁体与弹簧相连，由于弹簧恢复力的存在，磁体相对于感应线圈做往复运动，磁体将连续多次穿入和穿出感应线圈，故可以实现持续且动态演示效果，更利于实验现象的观察。除此之外，双感应线圈的结构，使得磁体的一次运动可同时在两个线圈中产生不同的磁通量变化情况，并通过指示灯颜色来标识，通过对比可以直接展示出楞次定律的内容。

与现有的演示仪相比，本实用新型的优点在于：本实用新型直观地展示了法拉第电磁感应定律和楞次定律的原理。磁体的往复运动提供了一种持续的演示效果，此外，双感应线圈的形式，使观察者通过对比更好地理解了磁体运动与感应电流之间的关系。演示方法和结构简单，成本低，演示效果明显，能够将抽象的原理生动形象的转化成通俗易懂的现象,激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中，1为红色的LED指示灯，2为感应线圈，3为弹簧，4为磁铁，5为装置框架，6为绿色的LED指示灯。

图2为感应线圈与LED指示灯连接的电路示意图；

其中，7为感应线圈的等效电源，8为红色LED指示灯的二极管表示，9为绿色LED指示灯的二极管表示。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型做进一步说明。

如图1所示，由装置框架5、绿色LED指示灯6、红色LED指示灯1、感应线圈2、弹簧3和磁铁4组成，两个感应线圈分别固定在装置框架的上顶和下底，并分别与绿色LED指示灯、红色LED指示灯相连接，两个弹簧分别穿过两个感应线圈，两个弹簧的一端分别固定在装置框架的上顶和下底，两个弹簧的另一端分别与磁铁连接。感应线圈与LED指示灯连接的电路如图2所示，红色LED指示灯的二极管8和绿色LED指示灯的二极管9分别与感应线圈的等效电源7连接。

本实用新型的工作过程及工作原理如下：

使用演示装置时，手动将磁铁向下拉低适当距离后放手，磁铁会在弹簧的作用下往复运动。主要分为四个过程：

    过程一：磁铁向上运动，N极靠近装置上端的感应线圈，线圈中方向向上的磁感线增多，磁通量变速增大，则感应线圈与上层LED指示灯连接的回路中产生顺时针方向的感应电流，装置上层绿色的LED指示灯亮起。

过程二：运动至最高处后，在重力与弹簧弹力的合力作用下，磁铁将向下运动，上端线圈的磁通量变速减小，则感应线圈与上层LED指示灯连接的回路中产生逆时针方向的感应电流，实验现象为上层红色的LED指示灯亮起。

同时，磁铁向下运动靠近装置下端感应线圈，线圈中方向向下的磁感线增多，磁通量变速增大，则感应线圈与下层LED指示灯连接的回路中产生逆时针方向的感应电流，实验现象为下层红色的LED指示灯亮起。

过程三：运动至最低处后，磁铁再次向上运动时，下端感应线圈中的磁通量变速减小，则感应线圈与下层LED指示灯连接的回路中产生顺时针方向的感应电流，实验现象为下层绿色的LED指示灯亮起。