專利名稱：交流發(fā)電機(jī)模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本模型屬于教學(xué)儀器。
正弦交流電(簡(jiǎn)稱交流電)是國(guó)內(nèi)各類學(xué)校(各種中等學(xué)校、大學(xué))的必學(xué)內(nèi)容。目前各類學(xué)校在教學(xué)這部分內(nèi)容時(shí)，常用手搖發(fā)電機(jī)或電機(jī)原理說(shuō)明器來(lái)做演示實(shí)驗(yàn)。由于手搖發(fā)電機(jī)和電機(jī)原理說(shuō)明器都不能形成勻強(qiáng)磁場(chǎng)，所以它們產(chǎn)生的交流電都不是正弦交流電，用它們來(lái)做實(shí)驗(yàn)既不能準(zhǔn)確說(shuō)明正弦交流電的產(chǎn)生，更不能用它們來(lái)觀察交流電的正弦波形。中學(xué)課本為了觀察交流電的圖像，不得不借用照明電路中的交流電。
本發(fā)明的目的就在于克服上述儀器的缺點(diǎn)，提供能夠產(chǎn)生正弦交流電的模型。它不但能和手搖發(fā)電機(jī)或電機(jī)原理一樣說(shuō)明產(chǎn)生電和產(chǎn)生的是交流電，而且能用它來(lái)觀察交流電的正弦波形圖像。
本模型是這樣實(shí)現(xiàn)上述目的的本模型由磁鐵、矩形線圈、滑環(huán)、電刷、輸出接線柱和電動(dòng)機(jī)等組成，其基本結(jié)構(gòu)與教材中所要求的教具基本一致。磁鐵的兩個(gè)異性磁極靠得相當(dāng)近，磁極間的磁場(chǎng)接近于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的矩形線圈在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦交流電，并通過(guò)滑環(huán)、電刷和輸出接線柱對(duì)外輸出。輸出接線柱上接上發(fā)光二極管，發(fā)光二極管閃閃發(fā)光，表明本模型能夠產(chǎn)生電；接上大型電流計(jì)時(shí)，矩形線圈在手指轉(zhuǎn)動(dòng)下，電流計(jì)指針就作明顯的左右擺動(dòng)，表明產(chǎn)生的電流是交流電流；接上示波器時(shí)，就可以直接觀察到交流電的正弦波形，表明交流電是正弦交流電。


圖1是本模型的一種具體結(jié)構(gòu)的裝置圖。
圖2是
圖1模型中替代部件蹄形磁鐵及其極靴的平面圖。
圖3是
圖1模型中替代部件塊狀磁鐵及其極靴的平面圖。
參照
圖1，由板形磁鐵[1]和底座[2]組成的本模型，其底座[2]上裝有前支架[3]、后支架[4]、左右輸出接線柱[5、6]、電動(dòng)機(jī)[7]、兩個(gè)電源接線柱[8、9]和發(fā)光二極管接線柱[10]。裝有矩形線圈[11]、兩個(gè)形狀為圓環(huán)半圓環(huán)連在一起的滑環(huán)[12、13]和傳動(dòng)輪[14]的轉(zhuǎn)軸[15]的兩端穿在前后支架[3、4]的軸孔中。矩形線圈[11]的兩個(gè)線頭[16、17]分別與兩個(gè)彼此絕緣的滑環(huán)[12、13]相連。兩個(gè)電刷[18、19]的上端分別與兩個(gè)滑環(huán)[12、13]的圓環(huán)部分碰觸，下端分別與左右輸出接線柱[5、6]相連。被門形框[20]固定的兩塊板形磁鐵[1]放在底座[2]上罩住矩形線圈[11]。電動(dòng)機(jī)[7]的轉(zhuǎn)輪[21]通過(guò)皮帶[22]與傳動(dòng)輪[14]相連。電動(dòng)機(jī)[7]的兩根輸入線分別與兩個(gè)電源接線柱[8、9]相連。在左輸出接線柱[5]與發(fā)光二極管接線柱[10]之間接上一個(gè)發(fā)光二極管[23]，發(fā)光二極管的發(fā)光頭插入前支架[3]的窗孔中。
參照?qǐng)D2、圖3，本模型中被門形框[20]固定的兩塊板形磁鐵[1]可以用蹄形磁鐵[24]及其極靴[25]或塊狀磁鐵[26]及其極靴[27]來(lái)代替。
本模型底座上開(kāi)有長(zhǎng)方形狹孔，可以使左右輸出接線柱連同兩個(gè)電刷一起在狹孔內(nèi)移動(dòng)。這樣，兩個(gè)電刷不但可以分別于兩個(gè)滑環(huán)的圓環(huán)部分碰觸，而且可以分別與兩個(gè)滑環(huán)的半環(huán)部分碰觸，因此本模型還可以作直流發(fā)電機(jī)模型。作直流發(fā)電機(jī)模型時(shí)，只要將左右輸出接線柱和兩個(gè)電刷一起移動(dòng)，使兩個(gè)電刷分別與兩個(gè)滑環(huán)的半環(huán)部分碰觸。此時(shí)左右輸出接線柱接上電流計(jì)，當(dāng)矩形線圈轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，電流計(jì)指針只向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)；當(dāng)接上示波器時(shí)，屏幕上呈現(xiàn)出的是脈動(dòng)直流波形。另外，若在左右輸出接線柱上接上直流電，則矩形線圈會(huì)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，本模型就成為直流電動(dòng)機(jī)模型。
本模型可以制成大型或小型的多種規(guī)格，分別用于演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組觀察。本模型中的磁鐵可以固定在底座上，也可以不固定在底座上。磁鐵不固定，更便于觀察本模型的結(jié)構(gòu)，有利于加深學(xué)生對(duì)正弦交流電的產(chǎn)生的理解。
權(quán)利要求1.由板形磁鐵[1]和底座[2]組成的正弦交流發(fā)電機(jī)模型，其底座上裝有前支架[3]、后支架[4]、左右輸出接線柱[5、6]，裝有矩形線圈[11]、兩個(gè)滑環(huán)[12、13]和轉(zhuǎn)動(dòng)輪[14]的轉(zhuǎn)軸[15]的兩端穿在前后支架[3、4]的軸孔中，矩形線圈[11]的兩個(gè)線頭[16、17]分別與兩個(gè)滑環(huán)[12、13]相連，兩個(gè)電刷[18、19]的上端分別與兩個(gè)滑環(huán)[12、13]碰觸，下端分別與左右輸出接線柱[5、6]相連，被門形框[20]固定的兩塊板形磁鐵[1]放在底座[2]上罩住矩形線圈[11]，本模型的特征在于兩塊板形磁鐵[1]的異性磁極靠得相當(dāng)近，在磁極間形成一個(gè)接近于勻強(qiáng)的磁場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電機(jī)模型，其特征在于底座上還裝有電動(dòng)機(jī)[7]和電源接線柱[8、9]，電動(dòng)機(jī)[7]的轉(zhuǎn)輪[21]通過(guò)皮帶[22]與轉(zhuǎn)軸[15]上的傳動(dòng)輪[14]相連，電動(dòng)機(jī)[7]的兩根輸入線分別與兩個(gè)電源接線柱[8、9]相連；本模型中，矩形線圈的快速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)是在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2的電機(jī)模型，其特征在于一個(gè)輸出接線柱[5]與發(fā)光二極管接線柱[10]之間接上一個(gè)發(fā)光二極管[23]，發(fā)光二極管的發(fā)光頭可以插入前支架[3]的窗孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的電機(jī)模型，其特征在于兩個(gè)滑環(huán)為一端是圓環(huán)，另一端是半環(huán)的形狀，底座上開(kāi)有長(zhǎng)方形狹孔，左右輸出接線柱[5、6]可以連同兩個(gè)電刷[18、19]一起移動(dòng)，使兩個(gè)電刷[18、19]既可以分別與兩個(gè)滑環(huán)[12、13]的圓環(huán)部分碰觸，又可以分別與兩個(gè)滑環(huán)[12、13]的半環(huán)部分碰觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的電機(jī)模型，其特征在于被門形框[20]固定的兩塊板形磁鐵[1]可用蹄形磁鐵[24]及其極靴[25]或塊狀磁鐵[26]及其極靴[27]來(lái)代替。
專利摘要本交流發(fā)電機(jī)模型是教學(xué)儀器,用來(lái)克服手搖發(fā)電機(jī)等儀器的缺點(diǎn)。由磁鐵、矩形線圈、電刷、輸出接線柱、電動(dòng)機(jī)和發(fā)光二極管等組成。結(jié)構(gòu)與教材中所要求的教具基本一致。磁鐵的兩個(gè)磁極靠得相當(dāng)近,磁極間的磁場(chǎng)接近于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。矩形線圈在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生正弦交流電。輸出接線柱上接上發(fā)光二極管時(shí),二極管閃閃發(fā)光,表明本模型能產(chǎn)生電;接上大型電流計(jì)時(shí),電流計(jì)指針作明顯的左右擺動(dòng),表明產(chǎn)生的電流是交流電流;接上示波器時(shí),顯示出交流電的正弦波形,表明產(chǎn)生的交流電是正弦交流電。
文檔編號(hào)G09B23/18GK2472291SQ0121755
公開(kāi)日2002年1月16日 申請(qǐng)日期2001年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月26日
發(fā)明者張永曉, 張亞軍 申請(qǐng)人:張永曉