[实用新型]交流发电机模型

说明书

本模型属于教学仪器。

正弦交流电(简称交流电)是国内各类学校(各种中等学校、大学)的必学内容。目前各类学校在教学这部分内容时，常用手摇发电机或电机原理说明器来做演示实验。由于手摇发电机和电机原理说明器都不能形成匀强磁场，所以它们产生的交流电都不是正弦交流电，用它们来做实验既不能准确说明正弦交流电的产生，更不能用它们来观察交流电的正弦波形。中学课本为了观察交流电的图像，不得不借用照明电路中的交流电。

本发明的目的就在于克服上述仪器的缺点，提供能够产生正弦交流电的模型。它不但能和手摇发电机或电机原理一样说明产生电和产生的是交流电，而且能用它来观察交流电的正弦波形图像。

本模型是这样实现上述目的的：本模型由磁铁、矩形线圈、滑环、电刷、输出接线柱和电动机等组成，其基本结构与教材中所要求的教具基本一致。磁铁的两个异性磁极靠得相当近，磁极间的磁场接近于匀强磁场。放在匀强磁场中的矩形线圈在电动机的带动下匀速转动时产生正弦交流电，并通过滑环、电刷和输出接线柱对外输出。输出接线柱上接上发光二极管，发光二极管闪闪发光，表明本模型能够产生电；接上大型电流计时，矩形线圈在手指转动下，电流计指针就作明显的左右摆动，表明产生的电流是交流电流；接上示波器时，就可以直接观察到交流电的正弦波形，表明交流电是正弦交流电。

图1是本模型的一种具体结构的装置图。

图2是图1模型中替代部件蹄形磁铁及其极靴的平面图。

图3是图1模型中替代部件块状磁铁及其极靴的平面图。

参照图1，由板形磁铁[1]和底座[2]组成的本模型，其底座[2]上装有前支架[3]、后支架[4]、左右输出接线柱[5、6]、电动机[7]、两个电源接线柱[8、9]和发光二极管接线柱[10]。装有矩形线圈[11]、两个形状为圆环半圆环连在一起的滑环[12、13]和传动轮[14]的转轴[15]的两端穿在前后支架[3、4]的轴孔中。矩形线圈[11]的两个线头[16、17]分别与两个彼此绝缘的滑环[12、13]相连。两个电刷[18、19]的上端分别与两个滑环[12、13]的圆环部分碰触，下端分别与左右输出接线柱[5、6]相连。被门形框[20]固定的两块板形磁铁[1]放在底座[2]上罩住矩形线圈[11]。电动机[7]的转轮[21]通过皮带[22]与传动轮[14]相连。电动机[7]的两根输入线分别与两个电源接线柱[8、9]相连。在左输出接线柱[5]与发光二极管接线柱[10]之间接上一个发光二极管[23]，发光二极管的发光头插入前支架[3]的窗孔中。

参照图2、图3，本模型中被门形框[20]固定的两块板形磁铁[1]可以用蹄形磁铁[24]及其极靴[25]或块状磁铁[26]及其极靴[27]来代替。

本模型底座上开有长方形狭孔，可以使左右输出接线柱连同两个电刷一起在狭孔内移动。这样，两个电刷不但可以分别于两个滑环的圆环部分碰触，而且可以分别与两个滑环的半环部分碰触，因此本模型还可以作直流发电机模型。作直流发电机模型时，只要将左右输出接线柱和两个电刷一起移动，使两个电刷分别与两个滑环的半环部分碰触。此时左右输出接线柱接上电流计，当矩形线圈转动一周时，电流计指针只向一个方向偏转；当接上示波器时，屏幕上呈现出的是脉动直流波形。另外，若在左右输出接线柱上接上直流电，则矩形线圈会连续转动起来，本模型就成为直流电动机模型。

本模型可以制成大型或小型的多种规格，分别用于演示实验和学生分组观察。本模型中的磁铁可以固定在底座上，也可以不固定在底座上。磁铁不固定，更便于观察本模型的结构，有利于加深学生对正弦交流电的产生的理解。