[发明专利]磁悬浮解析实验系统及方法

说明书

磁悬浮解析实验系统将电磁学、物理学、电子知识结合，特别适应青少年科普教育和科创实践。具体是辅助学生理解电磁原理的、趣味性的、便于互动参与的、扩展电学基础的、囊括初高中物理学知识的磁悬浮解析实验系统及方法。给学生提供一个磁悬浮效果稳定的实验系统，且便于学生拓展思考，重在锻炼学生的思维能力、培养逻辑缜密的实验方法。

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮解析实验系统及方法，具体是辅助学生理解电磁原理的、趣味性的、便于互动参与的、扩展电学基础的、囊括初高中物理学知识的磁悬浮解析实验系统及方法。

背景技术

处在超导状态下的物质，具有完全导电性和完全抗磁性两个基本特性。超导体的完全抗磁性，会对磁铁产生一个向上的斥力，足以抵消磁铁下落的重力，于是磁铁便会悬空飘浮。磁悬浮列车就是利用磁极同性相斥的原理，将超导磁体安装在列车底部，在其线圈内通入持久的激磁电流，产生很强的磁场，再在轨道上铺设连续的良导体薄板。电流从超导体中流过时，产生磁场，形成一种向上的推力，当推力与车辆重力平衡时，车辆就可悬浮在轨道上方一定的高度了。通过改变电流来控制磁场强度，就能使悬浮高度得以调整。这种悬浮的车体因与轨道间没有机械接触和摩擦，所以运行时无震动、无污染，也不会脱轨，而且由于摩擦阻力减小，行车速度可以大大提高。

科技知识逐渐成为青少年学习的必修课，教学中借助结构简单、易于制作的教具非常重要，能够让学生更加直观地领会知识，并通过动手制作、理论结合实践加深理解。磁悬浮解析实验系统将电磁学、物理学、电子知识结合，特别适应青少年科普教育和科创实践。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提出一种磁悬浮解析实验系统及方法，给学生提供一个效果稳定的实验系统，且便于学生参与实践；教学，重在锻炼学生的思维能力、培养逻辑缜密的实验方法。

本发明是通过以下技术方案实现的，一种磁悬浮解析实验系统包括：电磁线圈模块、磁极识别检测模块、电源模块，其特征是，电源模块给电磁线圈模块供电，电磁线圈模块将电能转化为磁场，磁极识别检测模块用于识别磁极或/和检测磁感应强度。

电源模块与电磁线圈模块之间连接限流调节电阻，限流调节电阻改变通入电磁线圈模块的电流值；磁悬浮解析实验系统还配置直流电流检测模块，显示通入电磁线圈模块的电流值。

磁极识别检测模块采用线性霍尔电路，输入磁感应强度，输出是和磁感应强度相关的电压，线性霍尔电路三个端子：电源、地、识别输出；线性霍尔电路的识别输出端子、地端子与电压检测模块连接，电压检测模块显示线性霍尔电路输出的电压值；线性霍尔电路输出的电压值还能够连接比较器模块，设定比较电压阈值，比较器模块的输出结果就能够区分磁极。

磁极识别检测模块采用线性霍尔电路，线性霍尔电路由电压调整器、霍尔电压发生器、线性放大器、射极跟随器组成；电磁线圈模块为螺旋线圈，中心轴线设定起点、终点，螺旋线圈都放置在起点与终点之间，起点与终点之间为电磁线圈模块的长度；磁极识别检测模块配置两类线性霍尔电路：固定位置线性霍尔电路、移动位置线性霍尔电路；构建二维坐标系，以电磁线圈模块中心轴线为坐标系的纵坐标y轴，固定位置线性霍尔电路固定放置在电磁线圈模块中心轴线的起点或终点，以此为二维坐标系的纵横坐标交汇原点，横坐标x轴垂直于纵坐标y轴；移动位置线性霍尔电路检测坐标(L，H)空间点磁感应强度对应的电压值，并记录下来。

电磁线圈模块的结构为N层，1≤N且N为整数，每层M匝，1≤M且M为整数，单位长度绕有m匝线圈。