[实用新型]一种实验教学用互感装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验教学用互感装置，主要应用于高等院校理工科专业的大学物理实验教学，属于实验教学仪器技术领域。

背景技术

一个线圈中的电流发生变化时，在它附近的另一个线圈中就会产生感应电动势，反之亦然，这称为互感现象。互感器是由原、副线圈组成，在原线圈中通入交变电流，磁通变化会在副线圈中产生感应电动势，利用互感原理制成的变压器，在科研中有广泛应用。显然，两线圈的互感耦合程度不仅与线圈中的电流变化快慢有关，还与互感器本身的结构有关。互感器的一个重要参数即互感系数，由线圈的几何形状、大小、匝数、线圈之间的相对位置、是否填充磁介质以及磁介质的性质决定，而与线圈中电流无关。互感系数的计算比较复杂，实际中常采用实验的方法来测定。目前，大学物理实验中研究互感现象所使用的互感器结构有些简单，两线圈的相对位置是固定的，实验测量过程中学生无法感受到线圈位置的变化对互感现象及互感系数的影响，使得他们对于线圈互感耦合程度也仅仅限于理论上的认识。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种实验教学使用的互感装置，使用该装置研究互感现象不仅能测量互感系数，而且能使学生充分的感受到线圈位置的改变对互感系数的影响，加强学生的实践认识和对理论知识的理解。

本实用新型的技术方案是：一种实验教学用互感装置，包括底座1、空腔骨架Ⅰ21、空腔骨架Ⅱ22、绕组线圈Ⅰ31、绕组线圈Ⅱ32、固定支架Ⅰ41、固定支架Ⅱ42、固定支架Ⅲ43；空腔骨架21由固定支架Ⅰ41和固定支架Ⅱ42水平支撑固定在底座1之上，绕组线圈Ⅰ31、绕组线圈Ⅱ32分别均匀密绕在空腔骨架Ⅰ21、空腔骨架Ⅱ22的外表面、两个绕组线圈的端线分别与底座1上的接线柱相连接。还包括连接支架5、标尺6、标尺调节螺杆7、以及连接调节螺杆7和标尺6的套筒8；标尺6和空腔骨架Ⅱ22通过连接支架5连接固定，套筒8由固定支架Ⅲ43支撑固定在底座1之上。

所述空腔骨架Ⅰ21和空腔骨架Ⅱ22的横断面为圆形。

所述空腔骨架Ⅰ21和空腔骨架Ⅱ22的水平中心线重合。

所述空腔骨架Ⅰ21的直径大于空腔骨架Ⅱ22的直径。

调节标尺调节螺杆7，可以让空腔骨架Ⅱ22进入空腔骨架Ⅰ21内部，可以看到加强互感耦合程度情况下的信号波形，计算得到更大的互感系数。

其中，调节所述的标尺调节螺杆7可以水平的移动标尺6，通过连接支架5水平的移动空腔骨架Ⅱ22，从而改变绕组线圈Ⅱ32相对于绕组线圈Ⅰ31的位置。两空腔骨架可以采用PVC管或者电胶木制成，其外表面覆盖的两绕组线圈用普通的细铜丝即可。该装置可做成可视的，外部可以罩一个与底座相匹配的透明罩子，或者直接就采用开放式的，便于学生观察。

使用该互感装置研究互感现象并测定互感系数时，将交变信号和一个电阻                                               串联后与绕组线圈Ⅰ31的两个接线柱相连接，绕组线圈Ⅱ32的两个接线柱和一个负载电阻 相连，用双踪示波器的一个通道观测电阻上的信号，用其另外一个通道观测电阻上的信号，读出示波器显示的电压峰峰值和，根据公式即算得互感系数f为信号的频率。调节标尺调节螺杆7，水平的移动标尺6，通过连接支架5水平的移动空腔骨架Ⅱ22，改变绕组线圈Ⅱ32相对于绕组线圈Ⅰ31的位置，可以观测到示波器两个通道所显示的互感信号大小随着标尺的移动而发生变化。通过标尺上的读数，利用上述互感系数计算公式，可以算得绕组线圈Ⅱ32在每个位置所对应互感系数。

本实用新型的有益效果是：互感器中的两个线圈位置不再固定不变，使用该装置研究互感现象不仅能测量互感系数，而且学生能观察到由于两线圈相对位置的改变而带来的信号的大小的变化即引起互感系数大小的变化，使他们真切的感受到线圈的相对位置对互感耦合程度的影响，加强学生的实践认识和对理论知识的理解。同时，该装置采用可视性设计而非传统的“黑箱子”设计，可以加深对互感原件构造的理解。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型研究互感现象的电路图；

图中：1-底座，21-空腔骨架Ⅰ，22-空腔骨架Ⅱ，31-绕组线圈Ⅰ，32-绕组线圈Ⅱ，41-固定支架Ⅰ，42-固定支架Ⅱ，43-固定支架Ⅲ，5-连接支架，6-标尺，7-标尺调节螺杆，8-套筒。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。