本實(shí)用新型涉及一種教具，具體涉及一種磁電轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)：

目前中學(xué)此部分教學(xué)中采用的傳統(tǒng)教具，雖具有很強(qiáng)的科學(xué)性，但趣味性與靈活性不夠，大多只能驗(yàn)證，不方便探究學(xué)習(xí)。因此十分有必要設(shè)計(jì)一款科學(xué)性、實(shí)用性、趣味性、靈活性并存的教學(xué)用具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種磁電轉(zhuǎn)換裝置，演示效果直觀、明顯。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型公開了如下技術(shù)方案：

一種磁電轉(zhuǎn)換裝置，包括電生磁部分、磁生電部分和磁電轉(zhuǎn)換部分：

電生磁部分，包括第一發(fā)光二極管、第二發(fā)光二極管、螺線管、小磁針、控制電路、底盤和支架，控制電路為改變電流方向的電路，其一端通過導(dǎo)線與電源連接，另一端連接螺線管，第一發(fā)光二極管安裝在底盤處，與螺線管連接，第二發(fā)光二極管與第一發(fā)光二極管并聯(lián)反向連接，小磁針安裝在螺線管外的軸線處，螺線管安裝在支架上，螺線管內(nèi)設(shè)有鐵芯，底盤上設(shè)有參照系；

磁生電部分，包括傳動(dòng)軸、線圈、磁鐵、發(fā)光二極管、底盤、支架、轉(zhuǎn)軸和操縱桿，傳動(dòng)軸依次穿過支架、線圈、磁鐵并活動(dòng)安裝在底盤上，線圈固定在支架上，磁鐵固定在轉(zhuǎn)軸上，發(fā)光二極管兩端分別與線圈兩端連接，操縱桿在使用狀態(tài)下與傳動(dòng)軸配合，拉動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；

磁電轉(zhuǎn)換部分，包括支架及安裝在支架上的整流穩(wěn)壓電路，支架上設(shè)有輸入端接線柱和輸出端接線柱，磁生電部分通過輸入端接線柱與整流穩(wěn)壓電路的輸入端連接，電生磁部分通過輸出端接線柱與整流穩(wěn)壓電路的輸出端連接。

進(jìn)一步的，所述操縱桿為彈性竹片和皮筋構(gòu)成的弓形結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)軸上部固定套有定滑輪，皮筋與定滑輪配合。

進(jìn)一步的，所述整流穩(wěn)壓電路包括整流二極管、電解電容、穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)模塊和負(fù)載電阻，其連接關(guān)系如下：輸入端與由整流二極管組成的整流電橋相接，電橋的另兩個(gè)對應(yīng)端一個(gè)接地，另一個(gè)接穩(wěn)壓電路部分，穩(wěn)壓電路由電容、電阻與穩(wěn)壓模塊相連組成，輸出端在電容的兩極，電容的負(fù)極接地，輸出固定的5伏直流。

進(jìn)一步的，所述磁電轉(zhuǎn)換部分的支架為拱形支架，接線柱設(shè)置在拱形支架兩側(cè)底部。

進(jìn)一步的，所述磁生電部分的線圈為700圈的銅制線圈。

進(jìn)一步的，所述電生磁部分的第一發(fā)光二極管為紅二極管，第二發(fā)光二極管為綠二極管。

本實(shí)用新型公開的一種磁電轉(zhuǎn)換裝置，具有以下有益效果：

本實(shí)用新型電路簡單，構(gòu)思巧妙，有一定的新穎性、獨(dú)創(chuàng)性、針對性；實(shí)驗(yàn)操作簡單，演示效果直觀、明顯；其核心部分都由我們采用常見材料，手工籌劃制成，造價(jià)低廉，且性能安全可靠。該教具用于教學(xué)可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)在調(diào)動(dòng)學(xué)生的智力因素和非智力因素等方面具有十分重要的意義。

附圖說明

圖1是電生磁部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是磁生電部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是操縱桿的結(jié)構(gòu)示意；

圖4是磁電轉(zhuǎn)換部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是穩(wěn)壓整流電路的電路圖；

其中：

101-第一發(fā)光二極管，102-第二發(fā)光二極管，2-螺線管，3-小磁針，4-控制電路，5-第一導(dǎo)線，6-第二導(dǎo)線，7-電生磁底盤，8-電生磁支架，9-第三導(dǎo)線，10-線圈，11-磁鐵，12-發(fā)光二極管，13-底盤，14-支架，15-轉(zhuǎn)軸，16-傳動(dòng)軸，17-操縱桿，18-穩(wěn)壓整流電路板，19-磁電轉(zhuǎn)換部分支架，20-接線柱。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

一種磁電轉(zhuǎn)換裝置，包括電生磁部分、磁生電部分和磁電轉(zhuǎn)換部分：

見圖1，圖1所示為本實(shí)用新型電生磁部分的結(jié)構(gòu)示意圖。電生磁部分，包括第一發(fā)光二極管101、第二發(fā)光二極管102、螺線管2、小磁針3、控制電路4、電生磁底盤7和電生磁支架8，控制電路4為改變電流方向的電路，其一端通過導(dǎo)線與電源連接，另一端連接螺線管2，第一發(fā)光二極管101安裝在電生磁底盤7處，與螺線管2連接，第二發(fā)光二極管102與第一發(fā)光二極管101并聯(lián)反向連接，小磁針3安裝在螺線管2外的軸線處，螺線管2安裝在電生磁支架8上，螺線管2內(nèi)設(shè)有鐵芯，電生磁底盤7上設(shè)有參照系。本實(shí)施例中的第一發(fā)光二極管101為紅二極管，第二發(fā)光二極管102為綠二極管。

電生磁教具操作說明：依據(jù)右手螺旋法則原理制成。當(dāng)接通線路后，起指示作用的一組紅二極管，一組綠二極管，兩組交替工作。即當(dāng)利用電路轉(zhuǎn)換電流方向后，剛才發(fā)光的一組二極管熄滅，同時(shí)與之并聯(lián)反向連接的另一組二極管工作。由于二極管有單向?qū)ㄐ裕虼丝擅鞔_觀察到電路中已改變了電路方向。學(xué)生可以把小磁針3，放在帶有一系列同心圓的底盤7上，此時(shí)利用所學(xué)知識(shí)來判定螺線管所產(chǎn)生的磁場的變化。在電流的大小變化上。

操作步驟：

(1)將電生磁部件置于盤中；

(2)打開電源開關(guān)；

(3)先接通正向電路，通電螺線管中相應(yīng)產(chǎn)生N、S極，小磁針吸引轉(zhuǎn)向；

(4)再接通反向電路，通電螺線管N、S極發(fā)生調(diào)換，小磁針因斥力而反轉(zhuǎn)。

見圖2-圖3，磁生電部分，包括傳動(dòng)軸16、線圈10、磁鐵11、發(fā)光二極管12、底盤13、支架14、轉(zhuǎn)軸15和操縱桿17，傳動(dòng)軸16依次穿過支架14、線圈10、磁鐵11并活動(dòng)安裝在底盤13上，線圈10固定在支架14上，磁鐵11固定在轉(zhuǎn)軸15上，發(fā)光二極管12兩端分別與線圈10兩端連接，操縱桿17在使用狀態(tài)下與傳動(dòng)軸16配合，拉動(dòng)轉(zhuǎn)軸15轉(zhuǎn)動(dòng)。操縱桿17為彈性竹片和皮筋構(gòu)成的弓形結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)軸16上部固定套有定滑輪，皮筋與定滑輪配合。本實(shí)施例中的線圈10為700圈的銅制線圈。

磁生電部分操作說明：將操縱桿17套于傳動(dòng)軸16上，利用操縱桿17上的皮筋傳動(dòng)桿的摩擦，實(shí)現(xiàn)前后往復(fù)操作來改變線圈10中磁通量，從而產(chǎn)生感應(yīng)電場，進(jìn)而給三個(gè)串聯(lián)的發(fā)光二極管12提供電流。此部分可以獲得5-7伏的電壓，遠(yuǎn)大于平常學(xué)生所使用的簡易的手搖發(fā)電機(jī)發(fā)出的電壓，是由于操縱桿17是創(chuàng)新的使用彈性竹片和皮筋構(gòu)成的弓形結(jié)構(gòu)，用手輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)操縱桿17的任一端，利用了杠桿的放大作用；同時(shí)由于操縱桿17和傳動(dòng)軸16的相對運(yùn)動(dòng)增大摩擦，才獲得快速變化的磁通量，獲得較高的輸出電壓，使自制發(fā)電機(jī)能達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)，可以進(jìn)一步改進(jìn)用于生活中的電動(dòng)裝置部分，還可用于大型科技設(shè)備的低電壓供電控制端。

操作步驟：

(1)將上面步驟中電生磁部件換位磁生電部分；

(2)用弓形操縱桿套于頂部定滑輪之上；

(3)前后周期往復(fù)用桿使滑輪旋轉(zhuǎn)；

(4)磁鐵隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，發(fā)光二極管工作。

此部分所產(chǎn)生的感生電場電壓均值約為7v，可給3個(gè)串聯(lián)的發(fā)光二極管供電。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)二極管明滅交替，可驗(yàn)證線圈中產(chǎn)生的是交變電流。同時(shí)在學(xué)生自己體驗(yàn)發(fā)電的過程中，充滿了樂趣。

請參見圖4，圖4所示為磁電轉(zhuǎn)換部分，圖中D1-D4為整流二極管，C1為電解電容，7815位穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)模塊，輸出恒定的5V直流電壓，R為負(fù)載。磁電轉(zhuǎn)換部分包括磁電轉(zhuǎn)換部分支架19及安裝在支架上的整流穩(wěn)壓電路板18，支架19上設(shè)有輸入端接線柱和輸出端接線柱，磁生電部分通過輸入端接線柱與整流穩(wěn)壓電路的輸入端連接，電生磁部分通過輸出端接線柱與整流穩(wěn)壓電路的輸出端連接。

作為具體實(shí)施例，所述整流穩(wěn)壓電路包括整流二極管、電解電容、穩(wěn)壓結(jié)構(gòu)模塊和負(fù)載電阻，其連接關(guān)系如下：輸入端與由整流二極管組成的整流電橋相接，電橋的另兩個(gè)對應(yīng)端一個(gè)接地，另一個(gè)接穩(wěn)壓電路部分，穩(wěn)壓電路由電容、電阻與穩(wěn)壓模塊相連組成，輸出端在電容的兩極，電容的負(fù)極接地，輸出固定的5伏直流。

本實(shí)施例中的支架19為拱形支架，接線柱20設(shè)置在拱形支架19兩側(cè)底部。

磁電轉(zhuǎn)換部分教具操作說明：在輸入端聯(lián)接扭轉(zhuǎn)式，輸出端聯(lián)接接螺線管和二極管，可以看到二極管的發(fā)光，由此確定發(fā)出的電。

本申請?jiān)诮虒W(xué)過程中，電與磁相互裝換裝置可先分析所包含知識(shí)點(diǎn)，分為三個(gè)方面，再根據(jù)3方面的知識(shí)點(diǎn)針對性分3個(gè)方向設(shè)計(jì)，第一部分，突出對基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和實(shí)驗(yàn)探究能力的培養(yǎng)；第二部分，創(chuàng)新性設(shè)計(jì)扭轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)，巧妙地利用摩擦和杠桿的放大原理；第三部分重在突出知識(shí)應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生求知潛力，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。按照人的認(rèn)知規(guī)律，結(jié)合課標(biāo)要求及學(xué)生學(xué)情設(shè)計(jì)，用于教學(xué)便于操作，可達(dá)到良好使用效果。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，而非對其限制；應(yīng)當(dāng)指出，盡管參照上述各實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，其依然可以對上述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或?qū)ζ渲胁糠只蛘呷考夹g(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改和替換，并不使相應(yīng)的技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。