專利名稱：線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)室發(fā)電機(jī)演示裝置，具體涉及一種線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置。
技術(shù)背景:目前，實(shí)驗(yàn)室常用的發(fā)電機(jī)演示裝置大都為手搖式發(fā)電機(jī)演示裝置，其演示部分分兩種情況:一、一種僅用一個(gè)小燈泡來(lái)演示，通過(guò)搖動(dòng)手柄線圈旋轉(zhuǎn)做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象,線圈中出現(xiàn)感應(yīng)電流,使串入電路中的小燈泡發(fā)光,此種演示裝置雖能實(shí)現(xiàn)交直流發(fā)電功能，但交流發(fā)電演示效果不明顯；二、另一種由一個(gè)小燈泡及兩個(gè)并聯(lián)的二極管串聯(lián)組成，演示交直流發(fā)電機(jī)的工作原理，利用二極管的單向?qū)щ娦?，通過(guò)不同的演示效果來(lái)展現(xiàn)電路中通過(guò)的是不同方向的電流，此種演示裝置雖能演示電流方向的變化，但不能展示電流大小的變化。
發(fā)明內(nèi)容:本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有發(fā)電機(jī)演示裝置演示效果單一，演示現(xiàn)象不明顯的問(wèn)題，提供一種線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置。上述目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置，其組成包括底板、主動(dòng)帶輪、主動(dòng)軸、軸承座、皮帶、被動(dòng)帶輪、被動(dòng)軸、大齒輪、小齒輪、手柄、第一端板、第二端板、線圈、換向器、轉(zhuǎn)軸、第三端板、伏特表、兩個(gè)磁鐵、兩個(gè)銅片、兩個(gè)滑塊、兩個(gè)滑座、紅色發(fā)光二極管組和綠色發(fā)光二極管組，主動(dòng)帶輪安裝在主動(dòng)軸上，主動(dòng)軸安裝在軸承座中，手柄與主動(dòng)軸固接，皮帶的一端套在主動(dòng)帶輪上，皮帶的另一端套在被動(dòng)帶輪上，被動(dòng)帶輪和大齒輪均安裝在被動(dòng)軸上，被動(dòng)軸的一端通過(guò)軸承設(shè)置在第一端板上，被動(dòng)軸的另一端通過(guò)軸承設(shè)置在第二端板上，小齒輪與大齒輪嚙合，小齒輪、線圈和換向器依次固裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸的一端通過(guò)軸承設(shè)置在第一端板上，轉(zhuǎn)軸的另一端通過(guò)軸承設(shè)置在第三端板上，兩個(gè)磁鐵對(duì)稱設(shè)置在線圈的兩側(cè)，且磁鐵與線圈之間的間距為5mm 10mm，兩個(gè)銅片對(duì)稱設(shè)置在換向器的兩側(cè)，且銅片與換向器接觸，每個(gè)銅片的下端連接一個(gè)滑塊，滑塊設(shè)置在與其對(duì)應(yīng)的滑座中，軸承座、第一端板、第二端板、第三端板和滑座均固定在底板上，紅色發(fā)光二極管組的正極通過(guò)導(dǎo)線與綠色發(fā)光二極管組的負(fù)極連接，紅色發(fā)光二極管組的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與綠色發(fā)光二極管組的正極連接，伏特表的正極通過(guò)導(dǎo)線與紅色發(fā)光二極管組的正極連接，伏特表的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與紅色發(fā)光二極管組的負(fù)極連接，伏特表的正極通過(guò)導(dǎo)線與其中一個(gè)銅片連接，伏特表的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與其中另一個(gè)銅片連接。上述線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置，其特征是:所述換向器為管狀，換向器的上端和下端沿徑向分別設(shè)有上橫縫和下橫縫，上橫縫與下橫縫平行且錯(cuò)開設(shè)置，上橫縫與下橫縫之間設(shè)有豎縫，豎縫的上端與上橫縫連通，豎縫的下端與下橫縫連通。上述線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置，所述上橫縫、下橫縫和豎縫的縫隙均為Imm 3mm。這個(gè)技術(shù)方案具有以下有益效果:1、本實(shí)用新型是利用電磁學(xué)原理來(lái)演示發(fā)電機(jī)工作原理的教學(xué)儀器，是一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。2、本實(shí)用新型可以演示感應(yīng)電流方向的變化。3、本實(shí)用新型能展示感應(yīng)電流的大小與線圈匝數(shù)的關(guān)系，即磁感應(yīng)強(qiáng)度一定時(shí)，線圈匝數(shù)不同感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不同，感應(yīng)電流亦不同。4、本實(shí)用新型的機(jī)械部分通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)放大作用，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄即可獲得較高的轉(zhuǎn)速，演示現(xiàn)象明顯。

:圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)俯視圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3是底板1、主動(dòng)帶輪2、主動(dòng)軸3、軸承座4、皮帶5、被動(dòng)帶輪6和被動(dòng)軸7的連接結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是換向器14的結(jié)構(gòu)俯視圖(兩個(gè)銅片18置于換向器14的上橫縫14-1與下橫縫14-2中間的位置)，圖5是換向器14的結(jié)構(gòu)俯視圖(兩個(gè)銅片18置于換向器14的上橫縫14-1與下橫縫14-2的兩外端位置)，圖6是圖4的B-B剖視圖。
具體實(shí)施方式
:實(shí)施例1:線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置，見圖1 圖3，其組成包括底板1、主動(dòng)帶輪
2、主動(dòng)軸3、軸承座4、皮帶5、被動(dòng)帶輪6、被動(dòng)軸7、大齒輪8、小齒輪9、手柄10、第一端板11、第二端板12、線圈13、換向器14、轉(zhuǎn)軸15、第三端板16、伏特表23、兩個(gè)磁鐵17、兩個(gè)銅片18、兩個(gè)滑塊19、兩個(gè)滑座20、紅色發(fā)光二極管組21和綠色發(fā)光二極管組22，主動(dòng)帶輪2安裝在主動(dòng)軸3上，主動(dòng)軸3安裝在軸承座4中，手柄10與主動(dòng)軸3固接，皮帶5的一端套在主動(dòng)帶輪2上，皮帶5的另一端套在被動(dòng)帶輪6上，被動(dòng)帶輪6和大齒輪8均安裝在被動(dòng)軸7上，被動(dòng)軸7的一端通過(guò)軸承設(shè)置在第一端板11上，被動(dòng)軸7的另一端通過(guò)軸承設(shè)置在第二端板12上，小齒輪9與大齒輪8嚙合，小齒輪9、線圈13和換向器14依次固裝在轉(zhuǎn)軸15上，轉(zhuǎn)軸15的一端通過(guò)軸承設(shè)置在第一端板11上，轉(zhuǎn)軸15的另一端通過(guò)軸承設(shè)置在第三端板16上，兩個(gè)磁鐵17對(duì)稱設(shè)置在線圈13的兩側(cè)，且磁鐵17與線圈13之間的間距L為5mm 10mm，兩個(gè)銅片18對(duì)稱設(shè)置在換向器14的兩側(cè)，且銅片18與換向器14接觸，每個(gè)銅片18的下端連接一個(gè)滑塊19，滑塊19設(shè)置在與其對(duì)應(yīng)的滑座20中，滑塊19與滑座20滑動(dòng)連接，軸承座4、第一端板11、第二端板12、第三端板16和滑座20均固定在底板I上，紅色發(fā)光二極管組21的正極通過(guò)導(dǎo)線與綠色發(fā)光二極管組22的負(fù)極連接，紅色發(fā)光二極管組21的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與綠色發(fā)光二極管組22的正極連接，伏特表23的正極通過(guò)導(dǎo)線與紅色發(fā)光二極管組21的正極連接(或伏特表23的正極通過(guò)導(dǎo)線與綠色發(fā)光二極管組22的負(fù)極連接)，伏特表23的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與紅色發(fā)光二極管組21的負(fù)極連接(或伏特表23的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與綠色發(fā)光二極管組22的正極連接)，伏特表23的正極通過(guò)導(dǎo)線與其中一個(gè)銅片18連接，伏特表23的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與其中另一個(gè)銅片18連接。線圈13、換向器14和轉(zhuǎn)軸15構(gòu)成轉(zhuǎn)子。線圈13上的銅絲13-1纏繞在兩個(gè)線板13-2上，兩個(gè)線板13-2安裝在轉(zhuǎn)軸15上。線圈13上設(shè)有四個(gè)引出端，分別為O匝引出端、500匝引出端、1000匝引出端和1500匝引出端，O匝引出端通過(guò)導(dǎo)線與換向器14的一端相連，另外三個(gè)引出端通過(guò)導(dǎo)線及開關(guān)與換向器14的另一端相連。實(shí)施例2:上述線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置，見圖4 圖6，換向器14為管狀，換向器14的上端和下端沿徑向分別設(shè)有上橫縫14-1和下橫縫14-2，上橫縫14-1與下橫縫14_2平行且錯(cuò)開設(shè)置，上橫縫14-1與下橫縫14-2之間設(shè)有豎縫14-3，豎縫14_3的上端與上橫縫
14-1連通，豎縫14-3的下端與下橫縫14-2連通。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3:上述線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置，見圖4 圖6，上橫縫14-1、下橫縫14-2和豎縫14-3的縫隙均為1_ 3_。其它組成及連接關(guān)系與實(shí)施例1或2相同。本實(shí)用新型的工作原理:1、演示直流發(fā)電機(jī)的工作原理:將兩個(gè)銅片18置于換向器14的上橫縫14-1與下橫縫14_2中間的位置，見圖4，搖動(dòng)手柄10，通過(guò)主動(dòng)軸3帶動(dòng)主動(dòng)帶輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)皮帶5帶動(dòng)被動(dòng)帶輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，被動(dòng)軸7和大齒輪8隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪8帶動(dòng)通過(guò)小齒輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪9帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，線圈13在兩個(gè)磁鐵17之間做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，使通過(guò)線圈13的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)換向器14和導(dǎo)線將電動(dòng)勢(shì)引出。順時(shí)針搖動(dòng)手柄10，紅色發(fā)光二極管組21發(fā)光，伏特表指針左偏；逆時(shí)針搖動(dòng)手柄10，綠色發(fā)光二極管組22發(fā)光，伏特表指針右偏；無(wú)論順搖還是逆搖手柄10，伏特表指針均單項(xiàng)偏轉(zhuǎn)，且兩種情況指針偏轉(zhuǎn)方向不同，表明輸出為直流電。保持磁場(chǎng)強(qiáng)度不變，通過(guò)選擇不同的引出端實(shí)現(xiàn)線圈匝數(shù)可調(diào)，分別為500、1000和1500匝時(shí)，可觀察到伏特表的指針偏角逐漸增大,表明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小隨線圈匝數(shù)的增大而增大。2、演示交流發(fā)電機(jī)的工作原理:將兩個(gè)銅片18錯(cuò)位置于換向器14的上橫縫14-1與下橫縫14_2的兩外端位置，見圖5，搖動(dòng)手柄10，通過(guò)主動(dòng)軸3帶動(dòng)主動(dòng)帶輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)皮帶5帶動(dòng)被動(dòng)帶輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，被動(dòng)軸7和大齒輪8隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，大齒輪8帶動(dòng)通過(guò)小齒輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，小齒輪9帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，線圈13在兩個(gè)磁鐵17之間做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，使通過(guò)線圈13的磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)換向器14和導(dǎo)線將電動(dòng)勢(shì)引出。無(wú)論順時(shí)針搖動(dòng)手柄10還是逆時(shí)針搖動(dòng)手柄10，伏特表指針左右擺動(dòng)，電流方向左右變化，表明輸出為交流電。保持磁場(chǎng)強(qiáng)度不變，通過(guò)選擇不同的引出端實(shí)現(xiàn)線圈匝數(shù)可調(diào)，分別為500、1000和1500匝時(shí)，可觀察到伏特表的指針偏角逐漸增大，表明感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小隨線圈匝數(shù)的增大而增大。
權(quán)利要求1.一種線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置，其組成包括底板(I)、主動(dòng)帶輪(2)、主動(dòng)軸(3)、軸承座(4)、皮帶(5)、被動(dòng)帶輪(6)、被動(dòng)軸(7)、大齒輪(8)、小齒輪(9)、手柄(10)、第一端板(11)、第二端板(12)、線圈(13)、換向器(14)、轉(zhuǎn)軸(15)、第三端板(16)、伏特表(23)、兩個(gè)磁鐵(17)、兩個(gè)銅片(18)、兩個(gè)滑塊(19)、兩個(gè)滑座(20)、紅色發(fā)光二極管組(21)和綠色發(fā)光二極管組(22)，其特征是:主動(dòng)帶輪(2)安裝在主動(dòng)軸(3)上，主動(dòng)軸(3)安裝在軸承座(4)中，手柄(10)與主動(dòng)軸(3)固接，皮帶(5)的一端套在主動(dòng)帶輪(2)上，皮帶(5)的另一端套在被動(dòng)帶輪(6)上，被動(dòng)帶輪(6)和大齒輪(8)均安裝在被動(dòng)軸(7)上，被動(dòng)軸(7)的一端通過(guò)軸承設(shè)置在第一端板(11)上，被動(dòng)軸(7)的另一端通過(guò)軸承設(shè)置在第二端板(12)上，小齒輪(9)與大齒輪(8)嚙合，小齒輪(9)、線圈(13)和換向器(14)依次固裝在轉(zhuǎn)軸(15)上，轉(zhuǎn)軸(15)的一端通過(guò)軸承設(shè)置在第一端板(11)上，轉(zhuǎn)軸(15)的另一端通過(guò)軸承設(shè)置在第三端板(16)上，兩個(gè)磁鐵(17)對(duì)稱設(shè)置在線圈(13)的兩側(cè)，且磁鐵(17)與線圈(13)之間的間距(L)為5mm 10mm，兩個(gè)銅片(18)對(duì)稱設(shè)置在換向器(14)的兩側(cè)，且銅片(18)與換向器(14)接觸，每個(gè)銅片(18)的下端連接一個(gè)滑塊(19)，滑塊(19)設(shè)置在與其對(duì)應(yīng)的滑座(20)中，軸承座(4)、第一端板(11)、第二端板(12)、第三端板(16)和滑座(20)均固定在底板(I)上，紅色發(fā)光二極管組(21)的正極通過(guò)導(dǎo)線與綠色發(fā)光二極管組(22)的負(fù)極連接，紅色發(fā)光二極管組(21)的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與綠色發(fā)光二極管組(22)的正極連接，伏特表(23)的正極通過(guò)導(dǎo)線與紅色發(fā)光二極管組(21)的正極連接，伏特表(23)的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與紅色發(fā)光二極管組(21)的負(fù)極連接，伏特表(23)的正極通過(guò)導(dǎo)線與其中一個(gè)銅片(18)連接，伏特表(23)的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與其中另一個(gè)銅片(18)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置，其特征是:所述換向器(14)為管狀，換向器(14)的上端和下端沿徑向分別設(shè)有上橫縫(14-1)和下橫縫(14-2)，上橫縫(14-1)與下橫縫(14-2)平行且錯(cuò)開設(shè)置，上橫縫(14-1)與下橫縫(14-2)之間設(shè)有豎縫(14-3)，豎縫(14-3)的上端與上橫縫(14-1)連通，豎縫(14_3)的下端與下橫縫(14-2)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置，其特征是:所述上橫縫(14-1)、下橫縫(14-2)和豎縫(14-3)的縫隙均為Imm 3mm。
專利摘要線圈改變式交直流發(fā)電機(jī)演示裝置，它涉及一種實(shí)驗(yàn)室發(fā)電機(jī)演示裝置，以解決現(xiàn)有發(fā)電機(jī)演示裝置演示效果單一，演示現(xiàn)象不明顯的問(wèn)題。小齒輪9、線圈和換向器依次固裝在轉(zhuǎn)軸上，兩個(gè)磁鐵對(duì)稱設(shè)置在線圈的兩側(cè)，兩個(gè)銅片對(duì)稱設(shè)置在換向器的兩側(cè)，且銅片與換向器接觸，紅色發(fā)光二極管組的正極通過(guò)導(dǎo)線與綠色發(fā)光二極管組的負(fù)極連接，紅色發(fā)光二極管組的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與綠色發(fā)光二極管組的正極連接，伏特表的正極通過(guò)導(dǎo)線與紅色發(fā)光二極管組的正極連接，伏特表的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與紅色發(fā)光二極管組的負(fù)極連接，伏特表的正極通過(guò)導(dǎo)線與其中一個(gè)銅片連接，伏特表的負(fù)極通過(guò)導(dǎo)線與其中另一個(gè)銅片連接。本實(shí)用新型用于教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)G09B23/18GK203013091SQ201320024569
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月2日
發(fā)明者梁紅, 王敬亮, 姚遠(yuǎn), 姚勝奇 申請(qǐng)人:哈爾濱學(xué)院