本发明专利技术公开了一种电容与电池储能原理互动装置，包括控制面板，控制面板的正面设置对称设置的电池和电容，电池和电容的两侧均分别设有线圈和LED灯带；操作方法包括以下步骤：步骤1：转动手轮带动发电机工作进行发电，发出的电通过整流稳压到所需值后给电容与电池充电；步骤2：然后按下面板上的按钮，然后观察管道中的铁环运动状态；步骤3：然后观察LED灯带显示电容电量，若LED灯带迅速熄灭，即电容所储存的能量迅速清零。本发明专利技术通过LED灯带对电容与电池这两种储能器件的电量显示，直观地了解二者储能方式之间的差异；互动装置及展示方法整体结构简单、操作简便、物理背景清晰、互动性强，方便进行互动体验与教学展示，便于演示实验中的教学活动。的教学活动。的教学活动。
【技术实现步骤摘要】
一种电容与电池储能原理互动装置及操作方法
[0001]本专利技术涉及科学教学
，尤其涉及一种电容与电池储能原理互动装置及操作方法。
技术介绍
[0002]电容器和电池都具有相似的存储和充电功能，但它们的工作方式却截然不同。其中电容器是一种在电场中储存静电能的电子元件，而电池是一种将化学能转化为电能以提供静电荷以提供动力的电子器件。其主要的区别在于电容器的势能储存于电场中，而电池则将势能以化学能的形式储存进而转化为电能。因电容器直接将能量储存在极板上而电池中存在电化学能的转换，故电容器的充电和放电速率相较于电池更迅速。且在放电过程中电容器瞬间放电并迅速清零电压，反之电池提供恒定电压，运行时间将更长。
[0003]法拉第电磁感应定律表明磁场中的电荷和电流会受到洛仑兹力的作用，即位于磁场中的导线在通电时会受到一个力的推动，同时，如果让导线在磁场中作切割磁力线的运动，导线上也会产生电流。线圈炮又称为交流同轴线圈炮，由加速线圈和金属圆环构成。根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的。加速线圈固定在炮管中，当它通入电流时，产生的交变磁场就会在金属圆环中产生感应电流。感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用，产生电磁场力，金属环加速运动并向上弹出。
[0004]根据电流公式I＝dQ/dt，加速线圈中单位时间通过的电荷量与电流大小成正比，而产生磁场大小和通电电流成正比，因此可以直观的通过加速线圈与金属环的相互作用来表现电池和电容释放电荷速度的差异。金属环跳动越剧烈，表明电荷释放越迅速。
[0005]但是现有技术中将电容电池储能方式进行直观比较的互动体验展示装置较为少见，且用电磁学相关原理将结果展现，具有教育意义，目前未有合适互动体验装置对其原理进行展示。
技术实现思路
[0006]1.要解决的技术问题
[0007]本专利技术的目的是为了解决现有技术中将电容电池储能方式进行直观比较的互动体验展示装置较为少见的的问题，而提出的一种电容与电池储能原理互动装置及操作方法。
[0008]2.技术方案
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0010]一种电容与电池储能原理互动装置，包括控制面板，所述控制面板的正面设置对称设置的电池和电容，所述电池和电容的两侧均分别设有线圈和LED灯带；
[0011]所述线圈内固定插设有管道，所述管道的内部滑动连接有铁环，所述LED灯带的外部固定连接有匀光板，所述匀光板的上方设有指示灯；
[0012]所述控制面板上设有对称设置的两个按钮，所述按钮的一侧转动连接有手轮，所
述控制面板内设有发电机，所述手轮的一端与发电机的输入端固定连接。
[0013]优选地，所述控制面板的底部滑动套接有底板。
[0014]优选地，所述控制面板内设有与发电机对应的电力整流元件。
[0015]优选地，所述电容为耐高压电解储能电容器。
[0016]优选地，所述电池为18650锂电池，其充电电压为4.2V，额定电压为3.7V。
[0017]优选地，两个所述线圈分别接于电容或电池构成的回路中。
[0018]优选地，所述指示灯为发光二极管，接于发电机与电容或电池构成的回路中。
[0019]优选地，所述LED灯带为WS2812B型号可编程灯带，所述控制面板内设有控制芯片，所述控制芯片的输出端与LED灯带的输入端连接，所述电容和电池的输出端均与控制芯片的输入端连接。
[0020]优选地，所述控制芯片为ATmega328控制芯片。
[0021]本专利技术中还提出了一种电容与电池储能原理互动装置的操作方法，包括以下步骤：
[0022]步骤1：转动手轮带动发电机工作进行发电，发出的电通过整流稳压到所需值后给电容与电池充电；
[0023]步骤2：然后按下面板上的按钮，将接通电池或电容与线圈所构成的电路，电池与电容开始放电，然后观察管道中的铁环运动状态；
[0024]步骤3：然后观察LED灯带显示电容电量，若LED灯带迅速熄灭，即电容所储存的能量迅速清零。
[0025]3.有益效果
[0026]相比于现有技术，本专利技术的优点在于：
[0027](1)本专利技术中，通过LED灯带电量上升的情况，理解电容和电池充电的区别。通过铁环跳动的运动状态，让操作者理解电容和电池放电的特点。通过LED灯带对电容与电池这两种储能器件的电量显示，直观地了解二者储能方式之间的差异。
[0028](2)本专利技术中，电容与电池储能原理互动装置及展示方法整体结构简单、操作简便、物理背景清晰、互动性强，方便进行互动体验与教学展示，便于演示实验中的教学活动。
附图说明
[0029]图1为本专利技术提出的一种电容与电池储能原理互动装置的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术提出的一种电容与电池储能原理互动装置的内部结构示意图。
[0031]图中：1底座、2竖直面板、3电容、4电池、7手轮、8发电机、9按钮、10线圈、11铁环、12管道、13指示灯、14匀光板、15LED灯带、16控制芯片。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0033]实施例1：
[0034]参照图1
‑
2，一种电容与电池储能原理互动装置，包括控制面板2，控制面板2的底部滑动套接有底板1，控制面板2的正面设置对称设置的电池4和电容3，电容3为耐高压电解
储能电容器，电池4为18650锂电池，其充电电压为4.2V，额定电压为3.7V，电池4和电容3的两侧均分别设有线圈10和LED灯带15；
[0035]线圈10内固定插设有管道12，两个线圈10分别接于电容3或电池4构成的回路中，管道12的内部滑动连接有铁环11，LED灯带15的外部固定连接有匀光板14，匀光板14的上方设有指示灯13，指示灯13为发光二极管，接于发电机8与电容3或电池4构成的回路中，与电容3或电池4并联，驱动发光二极管表示充电完成；
[0036]LED灯带15为WS2812B型号可编程灯带，通过LED灯带15中点亮LED灯珠的数量实时显示电容3和电池4的剩余电量，控制面板2内设有控制芯片16，控制芯片16的输出端与LED灯带15的输入端连接，电容3和电池4的输出端均与控制芯片16的输入端连接，控制芯片16为ATmega328控制芯片；
[0037]控制面板2上设有对称设置的两个按钮9，按钮9的一侧转动连接有手轮7，控制面板2内设有发电机8，手轮7的一端与发电机8的输入端固定连接，控制面板2内设有与发电机8对应的电力整流元件，基于电容和电池的充放电原理，对电容充电做升压处理，以保证电池和电容有相同的充电电量。
[0038]本专利技术中，一种电容与电池储能原理互动装置的操作方法，包括以下步骤：
[0039]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电容与电池储能原理互动装置及操作方法，包括控制面板(2)，其特征在于，所述控制面板(2)的正面设置对称设置的电池(4)和电容(3)，所述电池(4)和电容(3)的两侧均分别设有线圈(10)和LED灯带(15)；所述线圈(10)内固定插设有管道(12)，所述管道(12)的内部滑动连接有铁环(11)，所述LED灯带(15)的外部固定连接有匀光板(14)，所述匀光板(14)的上方设有指示灯(13)；所述控制面板(2)上设有对称设置的两个按钮(9)，所述按钮(9)的一侧转动连接有手轮(7)，所述控制面板(2)内设有发电机(8)，所述手轮(7)的一端与发电机(8)的输入端固定连接。2.根据权利要求1所述的一种电容与电池储能原理互动装置，其特征在于，所述控制面板(2)的底部滑动套接有底板(1)。3.根据权利要求1所述的一种电容与电池储能原理互动装置，其特征在于，所述控制面板(2)内设有与发电机(8)对应的电力整流元件。4.根据权利要求1所述的一种电容与电池储能原理互动装置，其特征在于，所述电容(3)为耐高压电解储能电容器。5.根据权利要求1所述的一种电容与电池储能原理互动装置，其特征在于，所述电池(4)为18650锂电池，其充电电压为4.2V，额定电压为3.7V。6.根据权利要求1所述的一种电容与电池储能原理互动装置，其特征在于，两个所述线圈(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈征，朱雨桐，秦亮，张永欣，孟令川，周晓亮，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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。