[实用新型]交流电说明器

说明书

本发明属于教学仪器。

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，一方面要用教具演示，另一方面还要用挂图或教师板画来说明其原理。由于挂图和板画缺乏动感且交互性、趣味性差，教学效果受到了影响。

本发明的目的就在于弥补上述挂图和板画的不足，提供动感强而且具备交互性、趣味性的说明器，生动形象、直观明了地说明交流电的原理。

本说明器是这样实现本发明目的的：首先让处在匀强磁场中的矩形线圈(以下简称线圈)动起来，为此，让本说明器中表示线圈的线圈板绕中心轴转动。其次，让表示交流电按正弦规律变化的正弦曲线动起来，为此，让本说明器中表示感应电动势(或线圈和电阻组成的闭合电路中的感应电流)的大小和方向的发光二极管(以下简称二极管)沿着正弦曲线依次发光。再次在线圈板两端连上线速度箭头，在转动中形象地显示线圈的转动方向和对磁感应线斜切割或正切割的情况。还在线圈板两端开上圆孔，以表示线圈中垂直于磁场的两条边的横截面，同时在线圈转动的圆周上设有若干对内有小灯泡外有有色透明材料的隐蔽灯光孔(以下简称灯光孔)。当线圈板转到各个位置时，线圈板上的两个圆孔都正好与相应的各对灯光孔重合，在电路的控制下，相应的各对灯光孔内的小灯泡发光，在两个圆孔内形成强弱不等的和⊙状的色光，生动形象地显示出线圈在各个位置的感应电流的大小和方向。再让各个二极管与相应的两个灯光孔平齐，并与相应的各个灯光孔同时发光，直观地显示出线圈在各个位置时的感应电动势(或线圈和电阻组成的闭合电路中的感应电流)的大小和方向，并能直观地感觉到二极管的排列是一条正弦曲线，从而揭示出交流电的正弦变化规律。

图1是本说明器的一种具体结构的正面图。

图2是图1说明器的背面图。

图3是图1说明器的色光结构图。

图4图1说明器的电路图。

图5图1说明器的又一电路图。

参照图1、图2、图3和图4，本说明器由立箱[13]和底座[14]组成。立箱面板[15]上的左面画有表示磁极的N、S方框和表示匀强磁场的等距平行箭头线，在“匀强磁场”的正中央装有线路开关K1和固定在线路开关K1转轴上的表示线圈abcd横截面的线圈板[16]，线圈板两端开有圆孔a和d，以示线圈垂直于磁场的两条边ab和cd的横截面。线圈板上还连有表示线圈转动时边ab和边cd的线速度箭头[G、H]。在线圈板转动的圆周上每隔圆心角π/6处开有序号为1—5，7—11的10个(5对)灯光孔[17]，其中序号为1—5的灯光孔为X形，序号为7—11的灯光孔为·形；每个灯光孔中装一个小灯泡[18]和遮光罩[19]，内外面还蒙上有色透明材料[20]和透光遮盖层[21]。线圈板在水平位置(即中性面)时，圆孔a和d所在的序号为0和6的地方不开孔，不装小灯泡。在立箱面板上的右面画有e(i)—wt，t直角坐标系，其横轴与线圈板的水平位置线相平齐。在坐标系中每隔wt为π/6的竖直方向上有序号0—12的13个二极管的发光头分别从各个对应的窗孔中穿出。每个二极管的发光头的位置与序号相同的灯光孔的位置相平齐。在立箱后板[22]上装有换向开关K2、电源开关K3和直流电接线柱A、B。在立箱内部安装了图3所示的电路，其中，换向开关K2为双刀双掷开关，有两个Q触头和两组相互连接的m触点和n触点。其中一个Q触头与电源开关K3的一端相连，另一端Q触头与直流电源接线柱B相连，电源开关K3与直流电源接线柱A相连。线路开关K1有序号为0—12的12个触点，其中序号为0和12的触点是同一个触点，序号为1和7、2和8……5和11的触点分别相连，组成5对。触头P和转轴F相连通，在转动中，触头P分别与各个触点接通，转轴F与换向开关K2的一个m触点相连。每对触点与由相同序号的小灯泡和二极管组成的单元的一端相连(图3中只画出4个单元，还有3个单元省略)，每个单元的另一端都连接在换向开关K2的一个m触点上，每个单元内的两个二极管反向连接。