控制电机转速的一种演示装置，属于物理教学实验仪器领域。主要由转子、磁体、转子支撑环、电源、限流电阻、开关、彩色纸片、刻度尺、绝缘塑料板、弹簧秤和定滑轮构成，将转子的转子轴穿过转子支撑环，所述转子支撑环是固定在垂直且固定于绝缘塑料板的直杆上，所述转子为直流电机的转子，转子轴与固定在绝缘塑料板上的电刷接触，刻度尺垂直转子固定在绝缘塑料板上；一柔软不可伸缩的细绳一端固定在转子轴上，另一端通过定滑轮与弹簧秤的挂钩相连接，弹簧秤与刻度尺平行固定在绝缘塑料板上。对理解安培力、磁力矩等内容有积极意义。
【技术实现步骤摘要】
控制电机转速的一种演示装置
本技术专利涉及演示磁力控制转速的装置，属于物理教学实验仪器领域。
技术介绍
在大学物理或中学物理课中，安培力是一个重要的内容，安培力的应用更是大家关注的内容。多年来，为帮助学生正确理解安培力和应用安培力，配合教学设置的一些演示实验，如矩形线圈的安培力演示实验，直流电动机，以及本专利专利技术人设计的安培力的微观机理实验仪等，以往演示实验磁体相对转子位置不变，以往电机调速演示实验中改变电机输入电压，控制转子转速是靠控制输给转子的电流强度的改变而改变，也就是需改变电阻容易造成开关接触不良的现象，缺少对变磁场的安培力演示实验，如何实现变磁场的安培力演示实验且效果明显，构造简单、成本低，且符合大学低年级与高中生的物理知识要求，本专利就要解决这个问题。本专利是在国家自然基金项目(项目号：11405092)、齐齐哈尔市科学技术项目(项目号：GYGG-201423)及黑龙江省高等学校教改工程项目(项目号：2014011091)的支持下完成的(设计人之一，吴桐为齐齐哈尔市第一中学高一一班学生)。参考文献：梁法库等.用液体电池改进安培力实验[J]《物理实验》，2001，21(3)：39-39梁法库.利用有色跟踪演示带电粒子在电磁场中的运动[J]《物理实验》，2000，20(6)：36-37
技术实现思路
本技术专利是解决课堂或课下用的控制电机转速的一种演示装置，着重通过磁体靠近与远离转子来演示电机的转速及力矩大小的技术。本技术专利技术方案：控制电机转速的一种演示装置，主要由转子、磁体、转子支撑环、电源、限流电阻、开关、彩色纸片、刻度尺、绝缘塑料板、弹簧秤和定滑轮构成，其特征是：将转子的转子轴穿过转子支撑环，所述转子支撑环是固定在垂直且固定于绝缘塑料板(10)的直杆上，所述转子为直流电机的转子(可以选用有刷玩具直流电动机卸下的直流电机转子，或自行绕制的矩形线框制成的转子)，转子轴与固定在绝缘塑料板上的电刷接触，电刷通过导线、限流电阻和开关与固定在绝缘塑料板上的电源连接，电源为直流电源；刻度尺垂直转子固定在绝缘塑料板上；一柔软不可伸缩的细绳一端固定在转子轴上，另一端通过定滑轮与弹簧秤的挂钩相连接，弹簧秤与刻度尺平行固定在绝缘塑料板上。所述转子轴是包含换向器(本领域的技术人员对所述转子(1)的制作是很熟悉的技术，这里不做具体表述)。可以进行如下两项实验演示实验1——转子的磁力矩与磁体(外磁场强度)相对转子间距的定性演示实验时，按如下操作，先测量出转子及转子轴的直径，将一柔软不可伸缩的细绳一端固定在转子轴上，另一端通过定滑轮与弹簧秤的挂钩相连接，使弹簧秤弹簧处于自然状态，记下弹簧秤读数；开关闭合，将磁体附于绝缘塑料板沿着(平行)刻度尺向转子方向移动，当转子开始转动时记录磁体靠近转子方向的表面对应刻度尺的位置，以及记录弹簧秤读数；磁体在向转子移动过程完成5-10个实验数据记录，直到磁体靠近转子距离为大于0.5cm(太近了转子中线圈缠绕的铁磁体被磁化了，影响实验效果)或者弹簧秤读数达到最大量程为止。由实验数据绘出转子距磁体的间距与磁力矩(弹簧秤读数结合转子轴的半径推出的)的关系图像，也就是随着磁体与转子相对距离变小，转子的磁力矩增大的定性规律。实验2——实现磁体控制电机转速演示实验时，先解除转子轴上的细绳，并在转子轴上固定一彩色纸片(也就是转子轴转动时能较清晰看到彩色纸片随着转子轴转动即可)，重复上面实验1的过程，也就是随着磁体距转子相对距离变小，转子上的彩色纸片转速增大的定性规律(或者用转速测量仪测量彩色纸片的转速)。本专利的有益之处，这一实验设计不但给出的直流电机的转子在外磁场(磁体)的作用下改变力矩，对理解安培力、磁力矩等内容有积极意义，也实现磁体控制转子转速这一新颖的应用设计，相对以往磁体相对转子位置不变，控制转子转速是靠控制输给转子的电流强度的改变而改变，避免了以往电机调速需改变电阻容易造成开关接触不良的现象，这一实验设计更有利于促进学生的创新精神和实践能力的培养。附图说明附图1为本技术专利的结构示意图。其中：1.转子，2.磁体，3.转子支撑环，4.转子轴，5.电刷，6.电源，7.限流电阻，8.开关，9.刻度尺，10.绝缘塑料板，11.弹簧秤，12.定滑轮，13.彩色纸片具体实施方式如附图1：控制电机转速的一种演示装置，主要由转子(1)、磁体(2)、转子支撑环(3)、电源(6)、限流电阻(7)、开关(8)、彩色纸片(13)、刻度尺(9)、绝缘塑料板(10)、弹簧秤(11)和定滑轮(12)构成，其特征是：将转子(1)的转子轴(4)穿过转子支撑环(3)，所述转子支撑环(3)是固定在垂直且固定于绝缘塑料板(10)的直杆上，所述转子(1)为直流电动机的转子(或自行绕制的矩形线框制成的转子)，转子轴(4)与固定在绝缘塑料板(10)上的电刷(5)接触，电刷(5)通过导线、限流电阻(7)和开关(8)与固定在绝缘塑料板(10)上的电源(6)连接，电源(6)为直流电源；刻度尺(9)垂直转子(1)固定在绝缘塑料板(10)上；一柔软不可伸缩的细绳一端固定在转子轴(4)上，另一端通过定滑轮(12)与弹簧秤(11)的挂钩相连接，弹簧秤(11)与刻度尺(9)平行固定在绝缘塑料板(10)上。所述转子轴(4)是包含换向器的(本领域的技术人员对所述转子(1)的制作是很熟悉的技术，不予具体表述)。实验1——转子(1)的磁力矩与磁体(2)(外磁场)相对转子(1)间距定性演示实验时，按如下操作，先测量出转子(1)及转子轴(4)的直径，将一柔软不可伸缩的细绳一端固定在转子轴(4)上，另一端通过定滑轮(12)与弹簧秤(11)的挂钩相连接，使弹簧秤(11)弹簧处于自然状态，记下弹簧秤读数；开关(8)闭合，将磁体(2)附于绝缘塑料板(10)沿着(平行)刻度尺(9)向转子(1)方向移动，当转子(1)开始转动时记录磁体(2)靠近转子(1)方向的表面对应刻度尺(9)的位置，以及记录弹簧秤(11)读数；磁体(2)在向转子(1)移动过程完成5-10个实验数据记录，直到磁体(2)靠近转子(1)距离为大于0.5cm(太近了转子中线圈缠绕的铁磁体被磁化了容易与磁体(2)吸引在一起，影响实验效果)或者弹簧秤(11)读数达到最大量程为止。由实验数据绘出转子(1)距磁体(2)的间距与磁力矩(弹簧秤(11)读数结合转子轴(4)的半径推出的)的关系图像，也就是随着磁体(2)与转子(1)相对距离变小，转子(1)的磁力矩增大的定性规律。实验2——实现磁体控制电机转速演示实验时，先解除转子轴(4)上的细绳，并在转子轴(4)上固定一彩色纸片(13)(也就是转子轴(4)转动时能较清晰看到彩色纸片(13)随着转子轴(4)转动即可)，重复上面实验1的过程，也就是随着磁体(2)距转子(1)相对距离变小，转子(1)上的彩色纸片(13)转速增大的定性规律(或者用转速测量仪测量彩色纸片(13)的转速)。本文档来自技高网...
【技术保护点】
控制电机转速的一种演示装置，主要由转子(1)、磁体(2)、转子支撑环(3)、电源(6)、限流电阻(7)、开关(8)、彩色纸片(13)、刻度尺(9)、绝缘塑料板(10)、弹簧秤(11)和定滑轮(12)构成，其特征是：将转子(1)的转子轴(4)穿过转子支撑环(3)，所述转子支撑环(3)是固定在垂直且固定于绝缘塑料板(10)的直杆上，所述转子(1)为直流电动机的转子，转子轴(4)与固定在绝缘塑料板(10)上的电刷(5)接触，电刷(5)通过导线、限流电阻(7)和开关(8)与固定在绝缘塑料板(10)上的电源(6)连接，电源(6)为直流电源。
【技术特征摘要】
1.控制电机转速的一种演示装置，主要由转子(1)、磁体(2)、转子支撑环(3)、电源(6)、限流电阻(7)、开关(8)、彩色纸片(13)、刻度尺(9)、绝缘塑料板(10)、弹簧秤(11)和定滑轮(12)构成，其特征是：将转子(1)的转子轴(4)穿过转子支撑环(3)，所述转子支撑环(3)是固定在垂直且固定于绝缘塑料板(10)的直杆上，所述转子(1)为直流电动机的转子，转子轴(4)与固定在绝缘塑料板(10)上的...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁法库，吴桐，张景林，郑亚辉，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。