[实用新型]线圈扭转旋转演示器

说明书

一种线圈扭转旋转演示器，包括敞开式定子、可灵活取放的转子、外置换向器，活动插板；把近似U形的开口通过连接件固定在钢板上制成了转子支架并固定在底板上，把转子置于转子支架上，将磁靴吸在磁铁上固定在转子的左右两侧形成敞开式定子结构，外置换向器和铜环可灵活拆装于换向器座上。本实用新型解决了线圈扭转实验因蹄形磁铁磁极间的距离小，大线圈不能演示，小线圈演示难度大，效果差的问题；解决了电动机原理说明器结构复杂，必须用大电流的学生电源才能驱动，使用不便，内置小型换向器，封闭式结构不便于学生观察，转子不能取出的问题；解决了手摇发电机摩擦力大，皮带老化无力不易带动转子，不能显示电流方向的问题。

技术领域

涉及到电磁学中磁场对电流的作用力和电磁感应的一种多功能教具。

背景技术

“通电线圈在磁场中受力扭转实验”，因蹄形磁铁磁极间的距离小，大线圈不能演示，小线圈演示时在磁场中晃荡，容易吸在磁铁上，演示的难度大，学生看不清楚。类似的教具有电动机原理说明器，其结构复杂，转子不能取出，用5节干电池都不能使线圈转动，必须大电流的学生电源才能驱动，使用不便，内置小型换向器，学生看不清楚。还有手摇发电机，摩擦力大，皮带老化无力，不易带动转子，封闭式结构不便于学生观察，不能显示电流方向，演示效果差。

发明内容

为了解决上述问题，我用以下方案：①.采取增大磁极间的距离，绕制大线圈穿轴固定，解决了“通电线圈在磁场中受力扭转实验”，因蹄形磁铁磁极间的距离小，大线圈不能演示，小线圈演示时在磁场中晃荡，容易吸在磁铁上，演示的难度大，学生看不清楚的问题。②.采取增加线圈的匝数，绕制大线圈增加了线圈的长度和宽度，从而增大磁场力，增大转动力矩；在空心轴上安装轴承减小摩擦力；只需一节干电池即可驱动，解决了电动机原理说明器用5节干电池都不能使线圈转动的问题。③.采取外置大型可灵活拆装的换向器和铜环，敞开式定子结构，活动插板，解决内置小型换向器，封闭式结构不便于学生观察，转子不能取出，不能显示电流方向的问题。。

本实用新型的技术方案是：用漆包线绕制线圈，空心轴钻穿线孔后穿过线圈，把漆包线两端从穿线孔穿入空心轴内，从中引出由换向器座的金属插孔固定，装轴承、换向器座、换向器，组装成转子（如图9）。把近似U形的开口通过连接件固定在钢板上，近似U形的开口的作用是可以卡住并灵活取放转子，制成了转子支架（如图6）。把转子支架固定在底板上，转子安装在转子支架上。将磁靴吸在磁铁上，磁铁吸在转子支架的左右两侧，形成敞开式定子结构（如图1）。换向器座错位镶嵌有弹性导电体（如铜片或金属碰珠）跟金属插孔和换向器（包括铜环）接触，有凹槽固定换向器（如图4）。有外置大型可灵活拆装的换向器置于转子支架的外侧，便于学生观察，换向器和铜环可灵活拆装于换向器座上。

活动插板上有两个发光二极管，发光二极管的正负极反向并联，跟固定在活动插板上的铜片相连接，发光二极管偏离中线错位安装，使离边缘远的一端统一接二极管的正极或者负极，便于识别发光二极管的正负极接在那一端（如图5）。

在换向器两侧的底板上错位安装电刷，用铜片固定电池的两极，把电池和开关串联后，两端连接插头，插头插入电刷插孔中，形成电路部分和机械部分组合在一起的整体结构（如图1）。该教具体积大，结构简单，直观效果好，只需一节干电池即可驱动，使用简便，可以演示以下四个实验，节约资源，降低成本。

1.演示通电线圈在磁场中扭转。

取下换向器，把插头插入换向器座上的金属插孔中，闭合开关，演示通电线圈在磁场中扭转。

2.演示通电线圈在磁场中旋转。

装上换向器，把插头插入电刷上的电刷插孔中，闭合开关，演示通电线圈在磁场中旋转。

3.演示直流发电机。

用活动插板替换电源，捻轴旋转转子，演示直流发电机。

4.演示交流发电机。