本發(fā)明涉及一種中學(xué)物理演示儀，具體地講，涉及一種交流發(fā)電機(jī)原理演示儀。

背景技術(shù)：

交流發(fā)電機(jī)是中學(xué)物理中電磁感應(yīng)定律的一種應(yīng)用。中學(xué)物理所學(xué)習(xí)的交流電的產(chǎn)生原理為：當(dāng)閉合線圈在磁場(chǎng)中繞垂直于磁感線的軸線做勻角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閉合線圈的磁通量發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而在閉合線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。電流的方向只取決于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度ωt，線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，每經(jīng)過一次中性面電流的方向改變一次，一個(gè)周期變化兩次。

在中學(xué)的課程標(biāo)準(zhǔn)中要求學(xué)生知道交流電的產(chǎn)生原理及電流方向的變化。中學(xué)教材中通過講解交流發(fā)電機(jī)的原理解釋交流電的產(chǎn)生原理，并以圖解法分步講解閉合線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)、線圈中磁通量的變化、根據(jù)楞次定律判斷電流方向的變化幾個(gè)過程。但是交流電的概念過于抽象，不易于理解，學(xué)生不能一一理解上述抽象的概念及物理過程。在實(shí)際課堂教學(xué)中，教師多采用圖解法來教學(xué)，但此方法過于簡(jiǎn)單，不能展示物理變化過程，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中無法形象直觀的看到線圈平面轉(zhuǎn)動(dòng)到不同位置時(shí)線圈內(nèi)感應(yīng)電流方向的變化，并且不能透徹理解并掌握這一物理過程。傳統(tǒng)教學(xué)中的圖解講授法效率低，不直觀，演示效果差，學(xué)生學(xué)習(xí)效果不好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種交流發(fā)電機(jī)原理演示儀，安裝簡(jiǎn)單易操作，將抽象的物理變化過程轉(zhuǎn)變的更加直觀、形象，克服了傳統(tǒng)演示儀器現(xiàn)象不直觀、演示效果差、難以講解的弊端。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的：

一種交流發(fā)電機(jī)原理演示儀，其特征是:通過采用LED流水燈演示電流方向的變化，通過控制電路對(duì)LED流水燈進(jìn)行控制，根據(jù)線圈與磁場(chǎng)的角度關(guān)系，改變LED流水燈的流動(dòng)方向，展示磁通量變化與感應(yīng)電流方向之間的關(guān)系，將復(fù)雜的物理原理直觀形象化，大大提高交流發(fā)電機(jī)原理的課堂演示效果，增強(qiáng)學(xué)生的理解。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，所述的展示板及其底座的材料為硬質(zhì)泡沫板。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，線圈與展示板通過轉(zhuǎn)軸連接。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，控制電路由感應(yīng)開關(guān)模塊、流水燈控制模塊兩部分組成?？刂齐娐酚筛袘?yīng)開關(guān)模塊確定線圈位置，然后通過單片機(jī)來控制LED流水燈的變化。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，感應(yīng)開關(guān)為霍爾感應(yīng)開關(guān)。

作為對(duì)本技術(shù)方案的進(jìn)一步限定，線圈頂部中心垂直線圈平面方向上設(shè)置有兩個(gè)與霍爾感應(yīng)開關(guān)對(duì)應(yīng)的永磁體。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：本發(fā)明組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶，操作方便，易于教師在課堂教學(xué)中使用，并且在授課過程中，利用LED流水燈展示電流方向，并通過控制電路控制LED流水燈流動(dòng)方向的變化來表現(xiàn)線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中線圈平面與磁場(chǎng)方向的角度變化引起線圈內(nèi)部的電流方向是如何變化的，在展示過程中，學(xué)生可以清楚直觀的看到線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向隨線圈平面轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生變化，便于學(xué)生學(xué)習(xí)交流發(fā)電機(jī)的原理，并且更加透徹的理解楞次定律、感應(yīng)電流之間的關(guān)系以及交變電流這一概念。

附圖說明

圖1為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的裝置示意圖。

圖中，1、展示板，2、線圈，3、LED流水燈，4、永磁體，5、控制電路，6、轉(zhuǎn)軸。

圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的控制電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

參見圖1，所述展示板1中空位置設(shè)置有線圈2，線圈2上安裝有LED流水燈3，線圈頂部與線圈平面垂直方向兩端設(shè)置有兩個(gè)永磁體4，展示板1頂部設(shè)置有控制電路5。

所述永磁體4為圓形釹鐵硼永磁磁鐵。

所述控制電路5包括流水燈控制模塊、感應(yīng)開關(guān)模塊。

所述感應(yīng)開關(guān)模塊包括霍爾開關(guān)、永磁體4。

所述流水燈控制模塊包括單片機(jī)、電源。

本發(fā)明的工作流程為：接通演示儀電源，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)線圈2，線圈2切割磁感線，根據(jù)展示板1上的磁場(chǎng)方向，可以判斷線圈2中磁通量的增減變化，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知線圈2產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，通過楞次定律可以判斷感應(yīng)電流的方向，控制電路5中的流水燈控制模塊控制LED流水燈3 點(diǎn)亮并向所產(chǎn)生電流的方向流動(dòng)；當(dāng)線圈2平面轉(zhuǎn)至與展示板平面垂直時(shí)，永磁體4靠近霍爾開關(guān)，永磁體4的磁場(chǎng)作用于霍爾開關(guān)，使霍爾開關(guān)產(chǎn)生電流信號(hào)，控制電路5接收到該信號(hào)后，通過單片機(jī)控制LED流水燈流動(dòng)方向的改變，從而表示感應(yīng)電流方向的變化；線圈2繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一周，永磁體4上的兩個(gè)磁鐵各經(jīng)過霍爾開關(guān)1次，實(shí)現(xiàn)線圈旋轉(zhuǎn)一周感應(yīng)電流方向變化2次的演示效果。

當(dāng)然，上述說明并非對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。