一种用于展示切割磁感线产生电流的教具的制作方法

本实用新型涉及教学用品，特别是涉及一种用于展示切割磁感线产生电流的教具。

背景技术：

在电学基础课程中，磁生电一直是教学的重点，如何让学生理解磁生电的原理是十分重要的，这直接关系到后续电动机的教学。而目前展示磁生电的装置主要是发电机，由于发电机的结构比较严实，而且内部磁铁、线圈是封装了的，因此很难直观地展示磁生电的现象。而且在磁生电的教学过程中，展示磁感线切割速度对发电电流的影响也是教学内容之一，而目前还没有类似可以调节感线切割速度以展示输出电流变化的教学用具。

因此发明人设计了一种用于展示切割磁感线产生电流的教具，其不仅可以直观地展示磁生电的现象，而且还能通过调节磁铁运动速度以直观地展示磁感线切割速度对电流的影响。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于展示切割磁感线产生电流的教具。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于展示切割磁感线产生电流的教具，包括底板、顶板，所述底板与顶板之间分别通过第一侧板、第二侧板装配固定，所述顶板与底板之间还安装有隔板，隔板、第二侧板分别与摆动轴可圆周转动装配，所述隔板上、以摆动轴为中心还对称安装有线圈架、限位组件，所述线圈架上安装有线圈壳，线圈壳内安装有线圈，两个线圈内的线圈一端串联、另一端分别与电流计的两个接入端电连接；所述摆动轴上还套装固定有轴套，轴套固定在摆动连杆一端上，摆动连杆另一端与磁铁块连接固定，磁铁块采用永磁体制成。

优选地，第一侧板有两块且两块第一侧板之间安装有玻璃板，玻璃板为透明状态。

优选地，所述底板上安装有显示座，显示座上安装有显示屏，显示屏用于显示信息；电流计的信号端与mcu的信号端通讯连接，mcu的信号端还与显示屏的输入端通讯连接。

优选地，磁铁块底部固定有探测块，探测块采用铁质材料制成，所述探测块下方安装有接近传感器，接近传感器的探测端正对探测块，从而在探测块处于接近接近传感器时接近传感器向mcu输出信号。

优选地，所述接近传感器安装在传感器安装板上，所述传感器安装板固定在隔板上，且传感器安装板两侧分别安装有电磁线圈壳，所述电磁线圈壳内安装有电磁线圈，电磁线圈套装在软铁棒外，软铁棒采用软铁制成，电磁线圈通电后产生磁场，磁场磁化软铁棒从而使得软铁棒具有磁性，这个磁场与磁铁块同性相吸。

优选地，所述限位组件包括限位活动板、限位固定板，所述限位固定板安装在隔板上，所述限位活动板与限位螺杆一端装配固定，限位螺杆另一端穿过限位固定板后与螺母装配，且限位螺杆位于限位活动板和限位固定板之间的部分上套装有缓冲弹簧。

优选地，所述摆动轴位于隔板和第二侧板之间的部分上套装固定有第三齿轮，第三齿轮可与齿条啮合并构成齿轮齿条传动机构，所述齿条两端分别通过销轴与不同的第一齿轮铰接，两个第一齿轮分别与第二齿轮两侧啮合传动，第二齿轮套装固定在输出轴上，输出轴一端穿过滑动顶板后装入电机内；电机安装在滑动底板上，滑动底板、滑动顶板两端分别通过滑动连板连接固定，滑动连板外侧上安装有升降滑块，升降滑块与升降滑槽卡合、可滑动装配，升降滑槽设置在升降侧板上，升降侧板固定在隔板上，升降侧板有两块且两块升降侧板底部分别与第一横板装配固定，所述第一横板与伸缩轴可轴向滑动装配，伸缩轴顶部穿出第一横板后与滑动底板装配固定、底部装入推杆电机内；推杆电机安装在第二横板上，所述第一横板、第二横板分别安装在隔板上。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构简单，通过磁铁块在两个线圈之间来回摆动可以实现切割磁感线(磁通量变化)以产生电流，并将电流值通过电流计直观地展示在显示屏上，从而便于学生观察、理解。另外本实用新型还可以调节磁铁块摆动速度，从而通过磁铁块摆动速度与线圈输出电流值的变化可以直观地让学生理解切割磁感线速度对于电流值的影响。另外本实用新型还可以作为重力能与势能、势能与电能转换的教学用具，从而实现一机多用，降低学校采购、维护、管理成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的结构示意图。

图3是本实用新型的内部结构示意图。

图4是本实用新型的限位组件结构示意图。

图5是本实用新型的内部结构示意图。

图6是本实用新型的内部结构示意图。

图7是本实用新型的第一齿轮、第二齿轮处结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1-图7，本实施例的教具，包括底板110、顶板120，所述底板110与顶板120之间分别通过第一侧板130、第二侧板160装配固定，第一侧板130有两块且两块第一侧板130之间安装有玻璃板140，玻璃板140为透明状态；

所述底板110上安装有显示座210，显示座210上安装有显示屏220，显示屏用于显示信息，如磁铁块的摆动速度、线圈输出的电流值等。所述顶板120与底板110之间还安装有隔板150，隔板150、第二侧板160分别与摆动轴310可圆周转动装配，所述隔板150上、以摆动轴310为中心还对称安装有线圈架410、限位组件500，所述线圈架410上安装有线圈壳250，线圈壳250内安装有线圈，两个线圈壳250内的线圈一端串联、另一端分别与电流计的两个接入端电连接，从而可以通过电流计探测线圈产生的电流值，电流计的信号端与mcu的信号端通讯连接，mcu的信号端还与显示屏的输入端通讯连接，从而可以在显示屏上显示线圈输出的电流值。

所述摆动轴310上还套装固定有轴套630，轴套630固定在摆动连杆620一端上，摆动连杆620另一端与磁铁块610连接固定，磁铁块620采用永磁体制成。且磁铁块610底部固定有探测块611，探测块611采用铁质材料制成，所述探测块611下方安装有接近传感器240，接近传感器240的探测端正对探测块611，从而在探测块611处于图3状态时接近传感器可以向mcu输出信号，判断为探测块611接近接近传感器240。

所述接近传感器240安装在传感器安装板420上，所述传感器安装板420固定在隔板150上，且传感器安装板420两侧分别安装有电磁线圈壳230，所述电磁线圈壳230内安装有电磁线圈，电磁线圈套装在软铁棒外，软铁棒采用软铁制成，电磁线圈通电后产生磁场，磁场磁化软铁棒从而使得软铁棒具有磁性，这个磁性与磁铁块同性相吸，从而实现对磁铁块的减速、刹车。

所述限位组件500包括限位活动板510、限位固定板520，所述限位固定板520安装在隔板150上，所述限位活动板510与限位螺杆530一端装配固定，限位螺杆530另一端穿过限位固定板520后与螺母540装配，且限位螺杆530位于限位活动板510和限位固定板520之间的部分上套装有缓冲弹簧550，缓冲弹簧550用于对限位活动板510施加远离限位固定板520的推力，但限位活动板在螺母540的限位下保持与限位固定板520的最大间距。当磁铁块摆动角度过大时，摆动连杆620会对限位活动板510冲击，从而使得限位活动板510克服缓冲弹簧550的弹力移动以缓冲这种冲击，从而既能够限制摆动连杆620的最大摆动角度，又能够防止对摆动连杆620直接冲撞造成其损坏。

所述摆动轴310位于隔板150和第二侧板160之间的部分上套装固定有第三齿轮730，第三齿轮730可与齿条740啮合并构成齿轮齿条传动机构，所述齿条740两端分别通过销轴320与不同的第一齿轮710铰接，两个第一齿轮710分别与第二齿轮720两侧啮合传动，第二齿轮720套装固定在输出轴261上，输出轴261一端穿过滑动顶板181后装入电机260内，电机260启动后能够驱动输出轴261圆周转动。电机260安装在滑动底板182上，滑动底板182、滑动顶板181两端分别通过滑动连板183连接固定，滑动连板183外侧上安装有升降滑块190，升降滑块190与升降滑槽161卡合、可滑动装配，升降滑槽161设置在升降侧板160上，升降侧板160固定在隔板150上，升降侧板160有两块且两块升降侧板160底部分别与第一横板171装配固定，所述第一横板171与伸缩轴251可轴向滑动装配，伸缩轴顶部穿出第一横板171后与滑动底板182装配固定、底部装入推杆电机250内，推杆电机250启动后能够驱动伸缩轴沿着其轴向移动。推杆电机250安装在第二横板172上，所述第一横板171、第二横板172分别安装在隔板150上。

使用时，电机启动，从而驱动第二齿轮720圆周转动，第二齿轮720驱动两个第一齿轮710同步转动，两个第一齿轮710带动齿条740沿着其长度方向往复移动，从而使得齿条驱动第三齿轮730往复圆周转动，也就是驱动摆动轴往复圆周转动。此时，摆动轴会带动摆动连杆620、磁铁块610同步运动，使得磁铁块610以摆动轴为中心往复摆动，磁铁块摆动过程中会与线圈的间距发生变化，也就是磁通量发生变化(产生磁感线切割)，从而使得线圈产生电流，电流通过电流计探测数值后显示在显示屏上。而探测块611随着磁铁块610同步摆动，在其每次经过接近传感器上方时，接近传感器都产生依次电信号，而接近传感器每产生两次电信号视为磁铁块摆动一个来回，此时通过两次信号的间隔时间就能推断磁铁块的摆动速度，然后将摆动速度显示在显示屏上。而电机选用变频电机，从而可以通过调节电机转速调节磁铁块摆动速度，以通过摆动速度与电流值的实时显示理解磁铁块摆动速度对电流的影响。这是采用电机驱动的情况，在需要手动驱动磁铁块摆动的情况下，拆开玻璃板140，推杆电机250驱动伸缩轴下移，从而使得齿条与第三齿轮分离。然后用手波动磁铁块转动一个角度后释放，从而可以进行重力能转换为势能、势能转换为电能的实验。而在使用前，磁铁块位于最打摆动角度一端，从而依次为基准获得零位以便于后续的控制。在磁铁块摆动过程中如果需要制动，则使得电磁线圈通电产生磁场以对磁铁块进行吸附即可。

本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

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