本實(shí)用新型涉及一種電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)演示裝置，并涉及一種磁懸浮現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)演示裝置，應(yīng)用于課堂教學(xué)和科普教育基地物理實(shí)驗(yàn)演示技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在物理學(xué)研究和應(yīng)用領(lǐng)域，很多物理學(xué)現(xiàn)象和規(guī)律可以通過實(shí)驗(yàn)演示增加知識(shí)教育效果，專利申請(qǐng)文獻(xiàn)號(hào)為01020608946.3 的專利公開了一種電磁感應(yīng)及能量轉(zhuǎn)換演示儀，涉及一種電磁感應(yīng)及能量轉(zhuǎn)換演示的裝置，在物理教學(xué)過程中可以電磁感應(yīng)現(xiàn)象，但該裝置沒有演示磁懸浮的功能，同時(shí)也不具備演示切割磁力線變化時(shí)LED燈亮度明暗變化等功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種電磁感應(yīng)與磁懸浮實(shí)驗(yàn)演示儀，能同時(shí)演示電磁感應(yīng)規(guī)律和磁懸浮現(xiàn)象，其用于課堂教學(xué)和科普基地，懸物一直可以旋轉(zhuǎn)，同時(shí)LED燈的亮度隨著旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)作明暗周期性變化，可以提高教學(xué)演示效果。

為達(dá)到上述實(shí)用新型創(chuàng)造目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：

一種電磁感應(yīng)與磁懸浮實(shí)驗(yàn)演示儀，包括電磁感應(yīng)裝置，電磁感應(yīng)裝置由通電線圈、電源控制系統(tǒng)和可移動(dòng)模塊組成，通電線圈設(shè)置于方框形或環(huán)形的絕緣體骨架內(nèi)進(jìn)行固定，形成磁場(chǎng)外圍框架，通電線圈的兩端分別與電源控制系統(tǒng)的電流輸出端電連接，啟動(dòng)電源控制系統(tǒng)開關(guān)后，對(duì)通電線圈通電，在由通電線圈繞成的磁場(chǎng)外圍框架的內(nèi)部空腔內(nèi)形成電磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)外圍框架的頂部梁上安裝有電磁鐵，由電源控制系統(tǒng)向電磁鐵提供電能，電磁鐵的纏繞線圈通電后，使電磁鐵產(chǎn)生磁性，可移動(dòng)模塊包括安裝在可移動(dòng)骨架上的感應(yīng)線圈，在可移動(dòng)骨架的頂部固定安裝永磁磁鐵，在可移動(dòng)骨架上還安裝至少一個(gè)LED燈，LED燈與感應(yīng)線圈電連接，將可移動(dòng)模塊放入通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，使電磁鐵的纏繞線圈形成磁場(chǎng)，從而使電磁鐵與可移動(dòng)模塊頂部的永磁磁鐵異性相吸，當(dāng)電磁鐵受到的向上的吸引力與可移動(dòng)模塊的整體重力達(dá)到平衡時(shí)，可移動(dòng)模塊整體保持懸浮在電磁鐵下方的磁場(chǎng)外圍框架內(nèi)部空間中，使可移動(dòng)模塊成為懸浮體，當(dāng)可移動(dòng)導(dǎo)模塊在空中保持懸浮狀態(tài)并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)線圈隨著可移動(dòng)模塊的轉(zhuǎn)動(dòng)切割通電線圈內(nèi)腔的磁力線，使感應(yīng)線圈因電磁感應(yīng)產(chǎn)生電能，并使LED燈發(fā)光，在電磁鐵上還安裝裝有霍爾傳感器，霍爾傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)可移動(dòng)模塊的永磁磁鐵與電磁鐵底端的間距或相對(duì)位置，霍爾傳感器的信號(hào)輸出端與電源控制系統(tǒng)的信號(hào)接收端連接，電源控制系統(tǒng)還內(nèi)部設(shè)置有平衡電壓調(diào)節(jié)電位器，根據(jù)霍爾傳感器檢測(cè)的永磁磁鐵與電磁鐵底端的間距信息或相對(duì)位置信息，通過平衡電壓調(diào)節(jié)電位器控制平衡電壓大小，從而控制電磁鐵輸出的磁力大小，維持、中斷或終斷可移動(dòng)模塊的懸浮狀態(tài)。

上述可移動(dòng)模塊的可移動(dòng)骨架優(yōu)選由左右立柱、上頂、下底固定連接組成骨架結(jié)構(gòu)。

還優(yōu)選設(shè)有推力機(jī)構(gòu)，通過推力機(jī)構(gòu)對(duì)可移動(dòng)骨架施加推力，使可移動(dòng)模塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型磁感應(yīng)與磁懸浮實(shí)驗(yàn)演示儀用于課堂教學(xué)和科普基地演示，物體可以一直懸浮在空中旋轉(zhuǎn)，同時(shí)上面LED燈的亮度也在明暗周期性變化，可以提高教學(xué)效果，方便攜帶和操作。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一電磁感應(yīng)與磁懸浮實(shí)驗(yàn)演示儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下：

實(shí)施例一：

在本實(shí)施例中，參見圖1，一種電磁感應(yīng)與磁懸浮實(shí)驗(yàn)演示儀，包括電磁感應(yīng)裝置，電磁感應(yīng)裝置由通電線圈2、電源控制系統(tǒng)7和可移動(dòng)模塊6組成，通電線圈2設(shè)置于方框形或環(huán)形的絕緣體骨架內(nèi)進(jìn)行固定，形成磁場(chǎng)外圍框架1，通電線圈2的兩端分別與電源控制系統(tǒng)的電流輸出端71，72電連接，啟動(dòng)電源控制系統(tǒng)開關(guān)73后，對(duì)通電線圈2通電，在由通電線圈2繞成的磁場(chǎng)外圍框架的內(nèi)部空腔內(nèi)形成電磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)外圍框架1的頂部梁上安裝有電磁鐵3，由電源控制系統(tǒng)7向電磁鐵3提供電能，電磁鐵3的纏繞線圈4通電后，使電磁鐵3產(chǎn)生磁性，可移動(dòng)模塊6包括安裝在可移動(dòng)骨架62上的感應(yīng)線圈64，在可移動(dòng)骨架62的頂部固定安裝永磁磁鐵61，在可移動(dòng)骨架62上還安裝至少一個(gè)LED燈63，LED燈63與感應(yīng)線圈64電連接，將可移動(dòng)模塊6放入通電線圈2產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，使電磁鐵3的纏繞線圈4形成磁場(chǎng)，從而使電磁鐵3與可移動(dòng)模塊6頂部的永磁磁鐵61異性相吸，當(dāng)電磁鐵3受到的向上的吸引力與可移動(dòng)模塊6的整體重力達(dá)到平衡時(shí)，可移動(dòng)模塊6整體保持懸浮在電磁鐵3下方的磁場(chǎng)外圍框架1內(nèi)部空間中，使可移動(dòng)模塊6成為懸浮體，當(dāng)可移動(dòng)模塊6在空中保持懸浮狀態(tài)并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)線圈64隨著可移動(dòng)模塊6的轉(zhuǎn)動(dòng)切割通電線圈2內(nèi)腔的磁力線，使感應(yīng)線圈64因電磁感應(yīng)產(chǎn)生電能，并使LED燈63發(fā)光，在電磁鐵3上還安裝裝有霍爾傳感器5，霍爾傳感器5實(shí)時(shí)檢測(cè)可移動(dòng)模塊6的永磁磁鐵61與電磁鐵3底端的間距或相對(duì)位置，霍爾傳感器5的信號(hào)輸出端與電源控制系統(tǒng)7的信號(hào)接收端連接，電源控制系統(tǒng)7還內(nèi)部設(shè)置有平衡電壓調(diào)節(jié)電位器74，根據(jù)霍爾傳感器5檢測(cè)的永磁磁鐵61與電磁鐵3底端的間距信息或相對(duì)位置信息，通過平衡電壓調(diào)節(jié)電位器74控制平衡電壓大小，從而控制電磁鐵3輸出的磁力大小，維持、中斷或終斷可移動(dòng)模塊6的懸浮狀態(tài)。

在本實(shí)施例中，參見圖1，可移動(dòng)模塊6的可移動(dòng)骨架62由左右立柱、上頂、下底固定連接組成骨架結(jié)構(gòu)。通電線圈2通電、電磁鐵3通電和永磁磁鐵61形成三個(gè)磁場(chǎng)，可移動(dòng)骨架62、永磁磁鐵61、感應(yīng)線圈64和LED燈63組成懸浮體。本實(shí)施例磁感應(yīng)與磁懸浮實(shí)驗(yàn)演示裝置的磁場(chǎng)外圍框架1內(nèi)部嵌著漆包線組成矩形的通電線圈2，向通電線圈2通以20KHz的交流電。電磁鐵3的底部裝有霍爾傳感器5，霍爾傳感器5用于檢測(cè)懸體與電磁鐵3的位置間距。纏繞線圈4形成磁場(chǎng)與懸物體端部的永磁磁鐵61磁場(chǎng)異性相吸，與重力達(dá)到平衡時(shí)可使懸體長(zhǎng)時(shí)間懸空；感應(yīng)線圈64由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生電能，使LED燈63發(fā)光，當(dāng)懸物體在空中旋轉(zhuǎn)時(shí)，LED燈63亮度明暗周期性變化，平衡電壓調(diào)節(jié)電位器74調(diào)節(jié)的平衡電壓大小與懸物體和電磁鐵3間距有關(guān)，合適的平衡電壓可使懸體長(zhǎng)時(shí)間不下墜。本實(shí)施例儀器應(yīng)用磁場(chǎng)異性相吸原理結(jié)合自動(dòng)控制磁場(chǎng)強(qiáng)度, 實(shí)現(xiàn)常溫磁懸浮，即無(wú)接觸懸掛一物體數(shù)小時(shí)，演示效果形象、生動(dòng), 富有啟發(fā)，引人思考，儀器結(jié)構(gòu)輕巧。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，還設(shè)有推力機(jī)構(gòu)，通過推力機(jī)構(gòu)對(duì)可移動(dòng)骨架62施加推力，使可移動(dòng)模塊6進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施例同樣利用永磁磁鐵61與電磁鐵3磁場(chǎng)異性相吸原理，當(dāng)磁力與重力達(dá)到平衡時(shí)，懸浮體懸浮在空中，驅(qū)動(dòng)推力機(jī)構(gòu)給一個(gè)推力，使懸浮體一直保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)感應(yīng)線圈64的電磁感應(yīng)產(chǎn)生電能，LED燈63發(fā)光，在懸浮體旋轉(zhuǎn)過程中，感應(yīng)線圈64切割磁力線，LED燈63亮點(diǎn)明暗強(qiáng)度周期性變化。

上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)用新型創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本實(shí)用新型的實(shí)用新型目的，只要不背離本實(shí)用新型電磁感應(yīng)與磁懸浮實(shí)驗(yàn)演示儀的技術(shù)原理和實(shí)用新型構(gòu)思，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。