本實用新型涉及科普展示領(lǐng)域，具體涉及一種用于展示電磁現(xiàn)象的電磁大舞臺。

背景技術(shù)：

法拉第發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生在閉合回路上的電動勢(electromotive force，簡稱EMF)和通過任何該路徑所包圍的曲面上磁通量的變化率成正比，這意味著當通過導體所包圍的曲面的磁通量變化時電流會在任何閉合導體內(nèi)流動，這適用于當場本身變化時或者導體在場內(nèi)運動時。電磁感應(yīng)是發(fā)電機、感應(yīng)馬達、變壓器和大部分其他電力設(shè)備的操作的基礎(chǔ)。

電磁感應(yīng)(Electromagnetic induction)現(xiàn)象是指放在變化磁通量中的導體，會產(chǎn)生電動勢。此電動勢稱為感應(yīng)電動勢或感生電動勢，若將此導體閉合成一回路，則該電動勢會驅(qū)使電子流動，形成感應(yīng)電流。

電磁感應(yīng)是指因為磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，乃是電磁學領(lǐng)域中最偉大的成就之一。它不僅揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且為電與磁之間的相互轉(zhuǎn)化奠定了實驗基礎(chǔ)，為人類獲取巨大而廉價的電能開辟了道路，在實用上有重大意義。電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，標志著一場重大的工業(yè)和技術(shù)革命的到來。事實證明，電磁感應(yīng)在電工、電子技術(shù)、電氣化、自動化方面的廣泛應(yīng)用對推動社會生產(chǎn)力和科學技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本實用新型提供了一種用于展示電磁現(xiàn)象的電磁大舞臺，將電磁科學的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展展現(xiàn)在觀眾的面前。

本實用新型提供的用于展示電磁現(xiàn)象的電磁大舞臺，包括：地臺，變壓器，調(diào)壓器，轉(zhuǎn)換箱和操作臺，用于展示展品的所述地臺安裝于地面上并高于地面，所述地臺周圍自上而下設(shè)有用于屏蔽電磁信號的屏蔽網(wǎng)，所述地臺的一側(cè)靠后端處設(shè)有用于實驗操作的操作臺，用于改變電壓的所述變壓器布置于所述地臺后側(cè)，用于調(diào)節(jié)所述變壓器電壓的調(diào)壓器布置于所述地臺后側(cè)，用于交流電與直流電之間進行轉(zhuǎn)換的所述轉(zhuǎn)換箱布置于所述地臺后側(cè)，所述操作臺、所述調(diào)壓器、所述變壓器和所述轉(zhuǎn)換箱順次相連。

可選地，還包括布置于所述地臺前側(cè)及左右兩側(cè)的用于隔離所述展品與觀眾的護欄。

可選地，還包括布置于所述地臺前側(cè)用于更換展品時遮擋所述地臺的屏蔽幕。

可選地，所述調(diào)壓器、所述變壓器及所述轉(zhuǎn)換箱的輸出端均串接有水阻。

可選地，還包括布置于所述地臺后側(cè)并豎立的LED屏組件，所述LED屏組件播放文字與畫面。

可選地，還包括通過電視掛架布置在所述地臺前側(cè)的大尺寸電視，所述大尺寸電視播放電磁的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用知識。

可選地，所述展品包括布置在所述地臺上的高壓放電單元、法拉第籠單元、風箏試驗單元、雅各布天梯單元和怒發(fā)沖冠單元。

可選地，所述展品還包括環(huán)形放電單元和沿面放電單元，所述環(huán)形放電單元和沿面放電單元懸掛于所述地臺的頂部。

可選地，所述展品還包括絢麗極光單元和體驗靜電單元，所述絢麗極光單元和所述體驗靜電單元布置在所述地臺外圍前側(cè)，供觀眾共同體驗。

可選地，所述地臺下方預(yù)埋有穿線管，所述穿線管從所述操作室連接至各個展品。

由上述技術(shù)方案可知，本實用新型提供的用于展示電磁現(xiàn)象的電磁大舞臺，通過在單純的高壓放電表演基礎(chǔ)上溶入了靜電、交流電、電磁感應(yīng)、安全用電等科學知識，突破性地采用了舞臺劇形式與多媒體技術(shù)，同時采用動畫解說配以聲、光、電表演集合的展示形式，營造了一個神奇的超時空科學氛圍將電磁科學的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展生動活潑的展現(xiàn)在觀眾的面前。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1是本實用新型實施例所提供的用于展示電磁現(xiàn)象的電磁大舞臺的主視圖；

圖2是本實用新型實施例所提供的用于展示電磁現(xiàn)象的電磁大舞臺的俯視圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學術(shù)語應(yīng)當為本實用新型所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

圖1是本實用新型實施例所提供的用于展示電磁現(xiàn)象的電磁大舞臺的主視圖。圖2是本實用新型實施例所提供的用于展示電磁現(xiàn)象的電磁大舞臺的俯視圖。參見圖1及圖2，本實用新型實施例提供了一種用于展示電磁現(xiàn)象的電磁大舞臺，包括：地臺17，變壓器12，調(diào)壓器13，轉(zhuǎn)換箱7和操作臺9，用于展示展品的所述地臺17安裝于地面上并高于地面，所述地臺17周圍自上而下設(shè)有用于屏蔽電磁信號的屏蔽網(wǎng)18，所述地臺17的一側(cè)靠后端處設(shè)有用于實驗操作的操作臺9，用于改變電壓的所述變壓器12布置于所述地臺17后側(cè)，用于調(diào)節(jié)所述變壓器12電壓的調(diào)壓器13布置于所述地臺17后側(cè)，用于交流電與直流電之間進行轉(zhuǎn)換的所述轉(zhuǎn)換箱7布置于所述地臺17后側(cè)，所述操作臺9、所述調(diào)壓器13、所述變壓器12和所述轉(zhuǎn)換箱7順次相連。

本實用新型提供的用于展示電磁現(xiàn)象的電磁大舞臺，通過在單純的高壓放電表演基礎(chǔ)上溶入了靜電、交流電、電磁感應(yīng)、安全用電等科學知識，突破性地采用了舞臺劇形式與多媒體技術(shù)，同時采用動畫解說配以聲、光、電表演集合的展示形式，營造了一個神奇的超時空科學氛圍將電磁科學的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展生動活潑的展現(xiàn)在觀眾的面前。

變壓器12主要是利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置。而調(diào)壓器13主要用于各種電加熱裝置的加熱功率調(diào)整，既可以“手動”調(diào)整，又可以和電動調(diào)節(jié)儀表、智能調(diào)節(jié)儀表、PLC以及計算機控制系統(tǒng)配合，實現(xiàn)對加熱溫度的恒值或程序控制。轉(zhuǎn)換箱7可配用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀進行多點靜態(tài)應(yīng)變測量用，用戶也可根據(jù)自己的需要配置適當?shù)慕涌谂c其他儀表配用進行測量和巡回檢測。

參見圖2，還包括布置于所述地臺17前側(cè)及左右兩側(cè)的用于隔離所述展品與觀眾的護欄19。舞臺用于展示和表演的展品，設(shè)置護欄19可以防止觀眾進入舞臺而發(fā)生危險。

參見圖2，還包括布置于所述地臺17前側(cè)用于更換展品時遮擋所述地臺17的屏蔽幕13。當其中一個展品展示完成后，工作人員需要撤下已完成展示的展品，并將進行下一個展品的布置，因此兩個展品更換的時間中，降下屏蔽幕13后，可以使工作人員在屏蔽幕13后方撤換展品而不讓觀眾看到，保持神秘性。

參見圖2，所述調(diào)壓器13、所述變壓器12及所述轉(zhuǎn)換箱7的輸出端均串接有水阻8。水阻8，可以作為負載使用，也可以檢測變壓器12的性能，還可以防止輸出開路產(chǎn)生危險。

水阻8是指利用電解液的阻值特性，通過調(diào)節(jié)極板間距離來實現(xiàn)電機的軟啟動或者調(diào)速軟起動裝置用于大中型高壓鼠籠(繞線式)交流異步電動機或異步起動的高壓同步電動機，作降壓起動之用。

參見圖2，還包括布置于所述地臺17后側(cè)并豎立的LED屏組件11，所述LED屏組件11播放文字與畫面。展品在展示時可以配合使用LED屏組件11，以動畫解說的形式營造了一個神奇的科學氛圍,將電磁科學的發(fā)現(xiàn)與發(fā)展生動活潑的展現(xiàn)在觀眾的面前。

參見圖2，還包括通過電視掛架16布置在所述地臺17前側(cè)的大尺寸電視15，所述大尺寸電視15播放電磁的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用知識。在非演示時段，可以在大尺寸電視15上循環(huán)播放電磁的發(fā)現(xiàn)及應(yīng)用等知識。

所述地臺17下方預(yù)埋有穿線管，所述穿線管從所述操作室連接至各個展品。

參見圖2，所述展品包括布置在所述地臺17上的高壓放電單元10、法拉第籠單元2、風箏試驗單元5、雅各布天梯單元4和怒發(fā)沖冠單元3。

高壓放電單元10是由專人通過操作臺9，使設(shè)備開至30-40kV表演。閉合系統(tǒng)控制電，旋鈕調(diào)至特斯拉表演位，特斯拉指示燈亮起；按下高頻高壓表演系統(tǒng)合閘指示燈，合閘指示燈亮；按動高頻高壓表演系統(tǒng)升壓按鈕，升壓指示燈亮，當電壓升到150KV左右時，停止升壓。此時電弧明亮，壯觀維持15秒左右。

高頻高壓發(fā)生器通電后，會通過頂部的均壓罩在空氣中產(chǎn)生放電現(xiàn)象，類似自然界雷電放電，而其連續(xù)性又優(yōu)于雷電放電。特斯拉線圈是一種分布參數(shù)高頻串聯(lián)諧振變壓器12，可以獲得上百萬伏的高頻電壓。傳統(tǒng)特斯拉線圈的原理是使用變壓器12使普通電壓升壓，然后給初級LC回路諧振電容充電，充到放電閾值的，火花間隙放電導通，初級LC回路發(fā)生串聯(lián)諧振，給次級線圈提供足夠高的勵磁功率，其次是和次級LC回路的頻率相等，讓次級線圈的電感與分布電容發(fā)生串聯(lián)諧振，這時放電終端電壓最高，于是就看到閃電了。它是一個人工閃電制造器。

法拉第籠單元2是通過工作人員用放電桿對籠體放電，放電桿與籠體保持接觸，待參與者進入屏蔽籠中后，方可撤下放電桿。打開高壓系統(tǒng)控制電源；旋鈕至法拉第籠表演位，法拉第籠指示燈亮起；當電壓達到一定值時，會看見明顯的電弧，打到籠壁上；幾秒鐘后，按動高頻高壓表演系統(tǒng)降壓按鈕，降壓指示燈亮，當電壓降至零位時，零位指示燈亮；工作人員用放電桿對籠壁放電，放電完成后，參與者走出屏蔽籠。

法拉第籠在外電作用下接近外電場的部位產(chǎn)生感應(yīng)電荷，但籠內(nèi)電場處處為零，而且籠子接地，電勢也為零。通過演示，讓觀眾體驗并了解靜電屏蔽的作用與科學道理。法拉第籠在外電作用下接近外電場的部位產(chǎn)生感應(yīng)電荷，但籠內(nèi)電場處處為零，而且籠子接地，電勢也為零。

風箏試驗單元5是由專人通過操作臺9控制。風箏向高頻高壓發(fā)生器移動，當?shù)竭_一定距離后，高壓發(fā)生器向風箏持續(xù)放電，此時萊頓瓶的燈變亮。風箏實驗是富蘭克林為了證明閃電就是電而做的實驗。本實驗重現(xiàn)當年富蘭克林的風箏試驗，揭示其中的科學原理。大自然中的雷電是雷雨云中積累大量電荷對地放電或云間放電的結(jié)果，其性質(zhì)和人工摩擦產(chǎn)生的電是一樣的。

雅各布天梯單元4是由兩根下窄上寬的羊角形的管狀電極組成。其中一根接高壓，一根接地。推動手柄使展品通電。當兩電極間的電壓足夠高時，電極底部狹窄處的空氣被擊穿，產(chǎn)生高溫、耀眼的電弧。由于底部溫度較高，會形成上升的氣流。另外，由電弧形成的電流環(huán)路所產(chǎn)生的磁場也會對電弧施加向上的力。在這兩個因素作用下，電弧向上爬升。電弧上升過程中，由于兩電極間的距離不斷變大，電弧被拉長。隨著電弧被拉長，電弧通過的電阻加大，當電流送給電弧的能量小于由弧道向周圍空氣散出的熱量時，電弧就會自行熄滅。而此時在電極底部狹窄處又會產(chǎn)生電弧并向上運動。這樣循環(huán)重復(fù)，便形成了像梯子一樣的電弧放電現(xiàn)象。

雅各布天梯則展示了電弧產(chǎn)生和消失的過程，從而讓參觀者了解在高壓下電流會擊穿空氣形成電弧。當電壓升高到5萬伏時，管狀電極底部產(chǎn)生電弧，電弧逐級激蕩而起，如一簇簇圣火似地向上爬升，猶如希臘神話的雅各布天梯。無論是在稀薄氣體、金屬蒸汽或大氣中，當回路中電流的功率較大時，能夠提供足夠大的電流，使氣體擊穿，伴隨有強烈的光輝，這時所形成的自持放電的形式是弧光放電。

怒發(fā)沖冠單元3是由參與者行走在50萬伏絕緣臺上，使其電位與橋梁同時長高，用手握住橋梁，由于頭發(fā)具有微弱導電性，一部分電荷傳導到頭發(fā)上，在靜電斥力作用下，頭發(fā)會一根根豎起來。

參見圖2，所述展品還包括環(huán)形放電單元6和沿面放電單元1，所述環(huán)形放電單元6和沿面放電單元1懸掛于所述地臺17的頂部。

環(huán)形放電單元6可以發(fā)射出特殊的輝光，它被束縛在靠近管壁相當薄的環(huán)上。當管子放在高頻振蕩電路的同心線圈中，便產(chǎn)生這種放電。

沿面放電單元1是當電壓升高到某一值時，玻璃管中間的電極處周圍集聚了大量的電荷，玻璃表面的空氣首先被電離，形成多條沿著表面的放電通道，這種沿著固體和空氣的交界面發(fā)生氣體放電現(xiàn)象，稱為沿面放電。高壓電源的電壓升高到不同值時，分別會出現(xiàn)電暈放電、輝光放電和滑閃放電的放電現(xiàn)象。具體操作是閉合控制電源，轉(zhuǎn)動工頻高壓表演系統(tǒng)旋鈕至沿面放電位，沿面放電指示燈亮。當電壓升至一定值時，開始出現(xiàn)電暈放電，隨著電壓繼續(xù)升高便會出現(xiàn)輝光放電、滑閃放電。

參見圖2，所述展品還包括絢麗極光單元20和體驗靜電單元21，所述絢麗極光單元20和所述體驗靜電單元21布置在所述地臺17外圍前側(cè)，供觀眾共同體驗。

絢麗極光單元20是由觀眾按動開始按鈕，輝光帶在磁鐵的影響下顯示奇特的形狀，還可以移動滑軌使磁鐵移動，能看到輝光的形狀也跟著變化。

極光是太陽輻射的帶電粒子沿地球磁場線沉降到極地上空而引發(fā)的氣體自持放電現(xiàn)象。此展品用高壓放電管來模擬極光形成的過程。管中的氣體非常稀薄，離子運動的平均自由程加長，從而可以在一個自由程中獲得足夠的動能去“擊碎”其它的中性分子，形成新的離子。離子、電子和分子間碰撞時，會引起原子中的電子在不同的能級間躍遷，從而發(fā)出美麗的輝光。

體驗靜電單元21是在直流高壓下，兩對應(yīng)的尖端產(chǎn)生強烈的電暈放電，生成大量離子，當兩尖端距離合適時，就看到明顯的放電火花。

本展品可以讓參觀者了解尖端放電，在針形導體接通高壓電源后，針形導體就帶電了，尖端處電荷密度最大，附近場強最強。在強電場的作用下，使尖端附近的空氣中殘存的離子發(fā)生加速運動，被加速的離子與空氣分子相碰撞時，使空氣分子電離，從而發(fā)生放電。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置可以通過其它的方式實現(xiàn)。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，又例如，多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目的。

另外，在本實用新型各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求和說明書的范圍當中。