[实用新型]动态模拟式中学电磁学演示装置

说明书

本实用新型属于一种教学仪器。

在中学电磁学教学中，很多概念较抽象，很多规律的机理不直观，看不见，摸不着。在传统的电磁学实验装置中，通常是采用将灵敏电流表、电源和金属导体及用电器（如灯泡）组成的装置进行实验，以说明电磁学中的一些概念。但上述装置不能直观地进行演示，长期以来，电磁学中的那些抽象概念，使学生学起来难以接受，教师教起来感到困难。中国专利CN87204471U号介绍了一种“电流、电压、电源模拟的演示装置”，该装置仅仅是利用高低水位的变化及水流的定向移动来模拟演示电源、电压的产生和形成及电流的定向移动，而没有与传统的实验装置结合在一起进行对比演示，并且该装置只能演示直流电压实验，不能演示交流电压实验，也不能演示电磁学规律的机理和电磁学中的其它一些实验，学生还是不易理解电磁学中的这些抽象概念。

本实用新型的目的是提供一种动态模拟式中学电磁学演示装置，既能直观地演示电源、电压的产生和形成及电流的定向移动，又能直观地演示交流电、直流电、桥式整流电路、法拉第电磁感应现象实验（一）和（二）、电的传播速度与电荷在导体中运动速率相区别、单相和三相交流发电机原理、平行板电容器的充放电机理及其通交流隔直流机理的直观模拟等电磁学实验。

本实用新型的技术方案是：采用现有的中学电磁学实验装置，其特征在于：沿着金属导体的闭合回路还并排放置着内充有液体的透明管，透明管的两端分别装有活塞。

上述的本实用新型的透明管内的液体为带颜色的间断柱状液体。

本实用新型的原理是在现有的中学物理电磁学实验的装置上，沿着金属导体（含二极管）的闭合回路并排放置内充有带色的间断液柱的透明管（含单通液阀），透明管两端分别装有活塞，用一端活塞作压源，另一端活塞不密封，将金属导体接通电源，给金属导体和透明管中的液体同时加压，保持其水流方向与电流方向一致。这样，液体分子在透明管中的运动规律和电荷在金属导体中的运动规律完全相似且基本同步，电荷在导体中的运动看不见，摸不着，而带色的间断液柱在透明管中明显流动，利用这一原理，可制成一系列直观性很强的动态模拟式中学电磁学演示装置。

本实用新型的优点是，利用本实用新型的动态模拟式中学电磁学演示装置，在做中学电磁学中的多种实验时，效果明显清楚，其实验的直观性能帮助学生理解电磁学中的抽象概念，有利于教师的教学和学生的学习，且实验装置制作容易，成本低，操作方便安全。

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的法拉第电磁感应现象演示实验（一）的结构示意图。

图3为本实用新型实施例3的法拉第电磁感应现象演示实验（二）的 结构示意图。

图4（a）为本实用新型演示直流电的结构示意图，图4（b）为此结构图的电路图。

图5（a）为本实用新型演示交流电的结构示意图，图5（b）为此结构图的电路图。

图6为本实用新型演示桥式整流电路的结构示意图。

下面根据附图描述本实用新型的实施例。

实施例1：电源、电压的产生和形成及电流的定向移动的模拟演示实验。

见图1，电源19与连接有灵敏电流表2的金属导体5相连，17为金属导体的正极端，18为金属导体的负极端，沿着金属导体的闭合回路上并排放置内充有带色的间断液柱的透明管6（可为塑料透明管，里面的带色间断液柱可为带色的水，以下实施例均以带色水为例），1用来连接固定两个活塞筒杆（可用木条做成）。利用电源给金属导体两端加上一个能使导体中的自由电荷发生从17→2→18定向移动的电压，这时电流表2的指针偏转，表示形成了电流。同时用活塞11（活塞始端作压源，可用注射器筒做成）对透明管6施加一压强，透明管6中的水分子受压强作用就沿11→6→12定向移动，形成了水流，其方向如图1中箭头所示。再如，I＝Q／t的定义也可直接观察。12为不密封的终端活塞筒，透明管内充有带色的间断水柱的目的是能清楚明显地看到水流的定向移动。但要注意，实验前应在透明管中事先注入带色的间断水柱。注入水的方法是：将透明管的一端接上50ml一次性注射器，用左手拿着注射器并慢慢将注射器的活塞向外拉，右手将管的另一端放入配有颜色水的杯中，并不断地从水中提起、插入、使注入管中的带色水呈不规则的间断柱状。

实施例2：法拉第电磁感应现象演示实验（一）的模拟实验。