[发明专利]一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪及使用方法

说明书

本发明公开了一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，包括支持底座结构、启动与控制结构、弹道外部结构及炮弹加速结构，支持底座结构包括炮体底座(1)和支撑轴承(2)，支撑轴承(2)设于炮体底座(1)内；弹道外部结构包括支撑部分、驱动机构和弹道部分，驱动机构包括舵机(4)，弹道部分包括弹道(11)和设于该弹道(11)外圆周的弹道外罩(10)；所述炮弹加速结构包括一级加速线圈(14)和一级加速光电门(15)，所述启动与控制结构包括舵机控制及蓝牙接收模块(17)和蓄能装置及发射开关(19)。本发明还公开了该试验仪的使用方法。本发明的电磁炮演示实验仪，可以实现电磁炮演示实验教学，提高了实验感观和实验教学效果。

技术领域

本发明属于教学实验设备领域，更具体地，涉及一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪。

背景技术

目前，大多高校应用于教学中的电磁炮演示实验仪体积庞大、结构简单、方向不可调、角度不可变，并且仪器的功能比较单一，操作不便，效果不尽人意。只能在学校中的演示实验室里供学生组织安排参观学习，远远不能满足高校对电磁学的课堂演示实验的需求，让学生对课堂的知识理解起来生涩难懂，不能让学生更加深刻的认识到电磁学的知识。

专利号是CN 103267447 A的中国发明专利中公开了一种直流电自动发射连环双重加速电磁炮和炮弹，可实现对角度的调控，可达到直流电自动发射连环双重加速电磁炮和炮弹能达到自动连环加速双极或多级驱动电磁炮弹加级连续发射，但是需要设置大型的机械结构和高端技术元器件，不能满足日常高校的教学演示实验的轻量化得要求。

专利号是CN 101079195 B的中国发明专利中公开了一种多功能电磁炮演示仪，可实现演示多种物理现象，诸如：线圈电磁炮原理；斜抛体射程与发设角的关系；弹体类型(如管形胆体、钢珠弹体等)与射程的关系等，但是有关于射程与角度等有关的实验当中对角度的调控为手动控制，不能精确的测量角度，炮弹射出时的初速没有准确的测量装置。

综上所述，目前，在物理教具上急需开发出一种具有多种功能、结构轻便、操作简单、安全可靠能够直观精彩的演示出物理教学中有关电磁学物理现象的演示仪器。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，在进行电磁炮演示实验时，通过启动与控制结构接受实验数据信号，之后启动与控制结构通过调控支持底座结构内的电机和弹道外部结构上设置的舵机完成对方向的控制，之后控制炮弹加速结构对炮弹进行加速完成发射，并通过读数装置实现读数，提高了实验感观和实验教学效果。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，包括支持底座结构、启动与控制结构、弹道外部结构及炮弹加速结构，其中，所述启动与控制结构设于支持底座结构上，并与所述弹道外部结构通过螺栓实现固定连接，确保所述启动与控制结构与弹道外部结构能够同步转动；

所述支持底座结构包括炮体底座和支撑轴承，所述支撑轴承设于炮体底座内；

所述弹道外部结构包括支撑部分、驱动机构和弹道部分，所述弹道部分及驱动机构通过支撑部分与所述炮体底座连接，所述驱动机构包括舵机，所述弹道部分包括弹道和设于该弹道外圆周的弹道外罩；

所述炮弹加速结构包括一级加速线圈和一级加速光电门，所述一级加速线圈整体机构为空心圆柱结构，其外围环绕线圈便于通电时产生磁场；

所述启动与控制结构包括舵机控制及蓝牙接收模块和蓄能装置及发射开关，所述舵机控制及蓝牙接收模块为一整体的电气集成块，竖直设于启动与控制结构中间位置，所述蓄能装置及发射开关用于根据实验控制指令控制所述舵机驱动所述弹道部分转动到实验所需角度，再控制所述一级加速线圈和一级加速光电门动作，实现对炮弹的加速和发射。