一种用于物理实验教学的磁生电发声乐器电磁感应演示仪制造技术

一种用于物理实验教学的磁生电发声乐器电磁感应演示仪,属于中学物理课堂实验仪器设计领域。由音板4、架弦桥（2、9）、钢弦7、蹄型磁铁6、固定弦码1、可调弦码10、音频端口3组成；该发明专利技术解决了目前电磁感应实验仪器实验现象单一，实验效果吸引力差，实验率低，难以引起学生学习科学的兴趣等问题。相对于已有的仪器或者专利，本实用新型专利技术有结构简单，操作容易，仪器体积小作用大，实验效果新颖，吸引力强，成本低易普及等优点。

A Demonstration Instrument for Electromagnetic Induction of Magneto-electric Vocal Instrument Used in Physics Experiment Teaching

A demonstrator of electromagnetic induction for electro-vocal instrument of magnet students used in physics experiment teaching belongs to the field of experimental instrument design in middle school physics classroom. The invention consists of sound board 4, string bridge (2, 9), steel string 7, hoof magnet 6, fixed string code 1, adjustable string code 10 and audio port 3. The invention solves the problems of single experimental phenomenon of electromagnetic induction experimental instrument, poor experimental effect, low experimental rate and difficulty in arousing students'interest in learning science. Compared with existing instruments or patents, the utility model has the advantages of simple structure, easy operation, small size, large effect, novel experimental effect, strong attraction, low cost, easy popularization, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种用于物理实验教学的磁生电发声乐器电磁感应演示仪
本专利技术属于中学物理课堂实验仪器设计领域，具体涉及一种应用在物理课堂上演示电磁感应实验的物理教学仪器。
技术介绍
有一个有趣的关于电磁感应故事，法国著名物理学家阿拉果在1824年做了一个圆盘实验，他发现在悬吊的磁针下置一圆盘，当转动圆盘时，磁针会随之转动，但稍有滞后，反之，转动磁针，铜盘也随之转动。这个实验在科学界引起了很大的震动，但当时全世界无人能圆满的解释，以后奥斯特发现了电流磁效应后，还没有人发现磁的电效应，所以，仍无法进行解释。直到1831年法拉第发现了电磁感应效应后，才对这个实验有了较正确的解释。电磁感应是物理学科中相当重要的知识，充分理解该部分内容是以后学习发电机、变压器等复杂设备的基础。但是由于电、磁的直观性差，传统的授课方法缺乏有效的启发作用，造成了电磁感应成为高中物理学习中的一个难点，教师在开始教学前通常会利用简单教具为同学们演示，教师利用辅助教具直观、形象地演示某种科学现象，可以提高同学们的学习兴趣并充分调动积极性，是一种非常有效的教学手段。尤其是在理科教学中，通过演示某些有趣的现象，引发同学们提出疑问进而开动大脑进行思考是非常值得倡导的教学方式。电磁感应教学常用的演示仪器有两种：1教材给出的在线圈内伸缩永磁体产生感应电流；2交流电原理演示仪器。1类实验设备是通过动磁场来引起线圈产生感应电流使电流表指针发生偏转，这个实验操作简单，效果明显是当下中国各个高中普遍使用的实验设备。但该实验的实验效果相对单一，难以体现电磁感应的强大作用和物理魅力。仅仅产生电流表指针偏转，难以引起学生的兴趣和对学习物理的热情。2类实验设备是交流电原理，该实验相对1类实验设备是动线圈来切割磁场，指针换成小灯泡效果稍有提升但仍不足以显示出电磁感应的强大作用，而且这个实验也很少有学校会做，实验设备要求器件精度高，转轴接触部分总是连接出现脱落导致没有物理现象。授权的新专利中也有许多电磁感应实验的设计。公开号CN204857017U的专利阐述了一种利用发动机带动导体切割磁感线产生电流，再把电流信号变成声音信号，通过调节发动机转速来控制切割速度，进一步控制电流最后通过扬声器声音大小来显示切割速度快慢。这个专利与本专利技术设计上最为接近，但也有很大不同。相同之处在于都想到了用声音来放大微弱的电流信号。不同之处在于本专利技术利用导线振动切割产生的是交流电，而且本专利技术可以将产生的声音通过控制变成旋律音乐更具吸引力。当然在装备的设计上完全不同。还有很多设计专利技术都有复杂的结构和新颖的设计，但作者认为结构简单效果明显操作容易才是中学物理实验应具备的素质。结构简单才能让学生看清原理，效果明显才能引起学生的学习兴趣，操作容易才能搬上课堂。所以本人从这一角度出发设计出一种新型电磁感应实验仪器。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用于物理实验教学中的电磁感应实验演示仪器，该专利技术解决了目前电磁感应实验仪器结构复杂，操作不便，实验效果单一，实验率低等，难以引起学生学习兴趣等问题。相对于已有的仪器或者专利，本专利技术有结构简单，操作容易，仪器体积小作用大，实验效果新颖，吸引力强，成本低易普及等优点。本专利技术一旦应用会大大提升电磁感应实验的教学效果从而提升电磁感应教学的课堂实验率，提升学生对科学的研究兴趣。本专利技术所述的一种应用于物理实验教学的磁生电发声乐器电磁感应演示仪，其整体结构如图1、图2、图3、图4所示。该装置主体由音板4、头架弦桥2、尾架弦桥9、钢弦7、蹄型磁铁6、固定弦码1、可调弦码10、音频端口3组成。音板4的四个角安装脚架11，音板两侧设有凹槽16，凹槽16嵌入头架弦桥2和尾架弦桥9，头架弦桥2外侧音板上有洞穿孔一15，洞穿孔一15安装固定弦码1，尾架弦桥9外侧音板上有洞穿孔二17，洞穿孔二17安装可调弦码10，固定弦码1和可调弦码10之间连接钢弦7。音板4上贴有音阶标记点14，音板4上头架弦桥2的内侧安装蹄型磁铁6，音板4下侧固定弦码1和可调弦码10之间通过导线一12和导线二13连接到音频端口3，音频端口3固定在音板4下侧。本专利技术的简要工作原理：音板4由非导电刚性材料制作而成，不易变形不能导电，音板4头尾两侧的固定弦码1和可调弦码10之间连接钢弦，钢弦7架在头架弦桥2和尾架弦桥9上，通过调节可调弦码上的调弦柄5调节弦的张紧力使钢弦7张紧，用手拨动钢弦，调的越紧钢弦的振动频率越高，调的越低钢弦的振动频率越低。音板4上装有蹄型磁铁6，这样钢弦在振动时就会切割蹄型磁铁6的磁感线而产生电动势。固定弦码1和可调弦码10由可导电材料铸成，固定弦码1和可调弦码10用导线一12和导线二13连接音频端口3，音频端口3连接音响，即可使钢弦7和音响之间形成闭合回路从而形成电流，因为钢弦7在振动切割磁感线，所以电流的方向在发生变化，而且电流的周期与钢弦7振动的周期是完全相同的。即音响发出声音的频率和钢弦7振动的频率一致。而钢弦的振动频率由钢弦长度决定，所以用力拨动钢弦不会改变声音频率，但却使得切割磁感线的速度变快而产生更大电动势进而产生更大电流使声音变大。所以此装置不仅可以验证导线切割磁感线会产生感应电流还可以验证导线切割磁感线速度快，产生的电动势大，电流大。音板4上标记有不同音高的点形成了音阶。用手按住不同的点在拨动琴弦即改变了弦长改变了频率改变了音高，这样可以根据简谱来演奏一段简单的旋律。所以本设备还可以验证振动频率和弦长短的关系：弦长越长频率越低，弦长越短频率越高。音位按点的确定可以根据西方音乐的十二平均律或者中国传统音乐的三分损益法。图8给出了以三分损益法为依据导出的音位点的数据关系，按此关系成比例缩放即可得到正确的音阶位点。本专利技术的有益效果为：1、本专利技术可以把枯燥的电磁感应实验变成音乐来演示，课堂效果好，吸引力强；2、本专利技术还可以用来演示振动频率和长度的关系，一个设备两种用途；3、本专利技术不仅能说明切割磁场会产生感应电流，还可以说明切割的越快产生的电流越强；4、本专利技术结构简单，操作容易；5、本专利技术制作成本较低，容易普及推广到各个地方学校；6、本专利技术结实耐用，不易损坏，使用周期长。附图说明：图1：本专利技术所述的磁生电发声乐器电磁感应演示仪的右前视图；图2：本专利技术所述的磁生电发声乐器电磁感应演示仪的斜左侧视图；图3：本专利技术所述的磁生电发声乐器电磁感应演示仪的左上侧视图；图4：本专利技术所述的磁生电发声乐器电磁感应演示仪的音板及右上侧视图；图5：本专利技术所述的磁生电发声乐器电磁感应演示仪的音位标记图；图6：本专利技术所述的磁生电发声乐器电磁感应演示仪的实际应用左上视图；图7：本专利技术所述的磁生电发声乐器电磁感应演示仪的实际应用右上视图；图8：本专利技术所述的磁生电发声乐器电磁感应演示仪的实际应用音位尺寸图。具体实施方式实施例1：使用木材如红松来加工制作音板4和四个脚架11，使用聚苯硫醚（pps）材料来制作架弦桥（2，9）两弦桥间距离600mm，固定弦码1用可导电的钢铁来制造，可调弦码10可选用广州素描乐器有限公司生产的吉他弦扭，钢弦7可选择爱丽丝品牌的钢弦，通过调节可调弦码10把钢弦7的振动频率调成110Hz结合图8所示的音位数据图可得A大调自然音阶弹法。弹拨时左手把钢弦7紧按在相应音位点上，右手拨动钢弦7，蹄形磁铁6可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于物理实验教学的磁生电发声乐器电磁感应演示仪，其特征在于：该仪器由音板（4）、头架弦桥（2）、尾架弦桥（9）、钢弦（7）、蹄型磁铁（6）、固定弦码（1）、可调弦码（10）、音频端口（3）组成。

【技术特征摘要】
1.一种用于物理实验教学的磁生电发声乐器电磁感应演示仪，其特征在于：该仪器由音板（4）、头架弦桥（2）、尾架弦桥（9）、钢弦（7）、蹄型磁铁（6）、固定弦码（1）、可调弦码（10）、音频端口（3）组成。2.如权利要求1所述的一种用于物理实验教学的磁生电发声乐器电磁感应演示仪，其特征在于：音板（4）两侧设有凹槽（16），凹槽（16）嵌入头架弦桥（2）和尾架弦桥（9），头架弦桥（2）外侧音板上有洞穿孔一（15），洞穿孔一（15）安装固定弦码（1），尾架弦桥（9）外侧音板上有洞穿孔二（17），洞穿孔二（17）安装可调弦码（10）。3.如权利要求1所述的一种用于物理实验教学的磁生电发声乐器电磁感应演示仪，其特征在于：音板...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，陈建文，郭欣伟，
申请(专利权)人：王磊，陈建文，郭欣伟，
类型：新型
国别省市：辽宁,21