专利名称：磁场演示教学仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学仪器，特别是一种演示磁场性质的教学仪。
目前，在电磁学教学中还没有一种能演示动态磁场特性的教学仪器，老师在教学时只能通过书本和挂图来说明磁场的特性，至多只能在实验课中用铁粉和磁铁表示静态磁场的分布，来加深同学们的印像，但上述方法较原始，比较抽象，使学生难以理解。在实验室中，人们多用示波器来观察某些电压波形，但示波器屏幕小，无法用于课堂教学演示，更主要的是它只能表现动态电场的特性，而对动态磁场的特性则无法表现。
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种磁场演示教学仪。
本实用新型的技术解决方案如图所示。
图1是本实用新型三相线圈截面示意图。
图2是本实用新型正交线圈截面示意图。
图3是本实用新型三相旋转磁场发生电路电原理图；图4是本实用新型双通道正交磁场发生电路电原理图。
本实用新型是在黑白电视机电路的基础上完成的，它包括有黑白电视机的中放电路、视放电路、扫描电路和显像管，并将显像管管颈上的偏转线圈取下，其特征是在黑白电视机的显像管管颈上套装有三相线圈Za、Zb、Zc和正交线圈X、Y，三相线圈是将三个绕组Za、Zb、Zc沿绝缘管套T的轴向方向绕制，且按绝缘管套T的截面方向它们相互呈120度均匀分布(如
图1)。正交线圈是将两个绕组X、Y沿绝缘管套T′的轴向方向绕制，且按绝缘管套T′的截面它们相互正交呈90度分布(如图2)。三相线圈和正交线圈的绝缘管套T和T′的内径均与显像管的管颈外径相吻合，它们配接在一起。三相线圈Za、Zb、Zc与三相旋转磁场发生电路连接，如图3，该电路由三相交流电源A、B、C及其三相变压器B1、B2、B3和切换开关K1、K2及输出变压器B4、B5、B6组成，三相变压器B1、B2、B3初级一端分别接三相电源A、B、C，它们初级的另一端共地接电源零线，切换开关K1为双刀双掷开关，其两个动刀端1、2分别与三相变压器B1、B2的次级连接，K1的两组静刀端3、4和5、6交叉短接，其中静刀端3、6接输出变压器B4初级的Ⅰ端，静刀端4、5接输出变压器B5初级的Ⅰ端，输出变压器B6初级的Ⅰ端直接与三相变压器B3的次级输出连接，切换开关K2为三刀三掷开关，其三个动刀端7、8、9分别与输出变压器B4、B5、B6初级的Ⅱ端连接，其三组静刀端中，各组第一个静刀端10、11、12连接一起接地，各组第二个静刀端10′、11′、12′连接一起，各组第三个静刀端10″、11″、12″分别与输出变压器B5、B6、B4初级的Ⅰ端连接，B4、B5、B6的次级输出分别与三相线圈的三个绕组Za、Zb、Zc的两端连接。正交线圈X、Y与双通道正交磁场发生电路连接，如图4、该电路由锯齿波发生器、X通道放大器和Y通道放大器组成，锯齿波发生器由晶体管BG1、单结晶体管BG2、稳压管DW、电位器W、电阻R1－R4和电容C1组成，X通道放大器由电阻R5、R6，电容C2、C3和复合放大管BG3组成，Y通道放大器由电阻R7、R8，电容C4、C5和复合放大管BG4组成，锯齿波发生器的输出通过切换开关K3与X通道放大器连接，K3为双刀双掷开关，其两个动刀端13、14分别与正电源＋Vc和X通道放大器的输入端连接，其两组静刀端15、16和17、18中，静刀端15与锯齿波发生器的电源端连接，静刀端16悬空，静刀端17与锯齿波发生器的输出端即BG1的集电极连接，静刀端18与X方向外信号输入插座Z1连接，X通道放大器的输出端从电容C3引出接正交线圈的X绕组，Y通道放大器的输入端即电容C4的一端接Y方向外信号输入插座Z2，Y通道放大器的输出从电容C5引出接正交线圈的Y绕组。
本实用新型可进行三相电机内旋转磁场的模拟，还可进行正交交变磁场叠加的模拟。模似三相电机内旋转磁场的工作过程如图3，三相变压器B1、B2、B3的初级分别加入三相电源A、B、C，此时切换开关K1的动刀端1、2分别与其静刀端3、5连接，切换开关K2的动刀端7、8、9分别与其静刀端10、11、12连接，这样，三相变压器B1、B2的次级交流电源的输出通过K1、K2送到输出变压器B4、B5的初级，三相变压器B3的次级交流电源的输出直接送到输出变压器B6的初级，在B4、B5、B6的次级输出端得到一个分别与三相电源A、B、C变化相同的交变电源，这三个交变电源分别送到三相线圈的三个绕组Za、Zb、Zc上，由于此时黑白电视机内的中放电路、视放电路和扫描电路已正常工作，则其显像管上已有电子束发射，这样当显像管管颈上的三相线圈绕组Za、Zb、Zc接通三相交变电源时，就会产生相位差120度的交变磁场，又由于三个绕组Za、Zb、Zc在其绝缘管套T上呈120度空间分布，则Za、Zb、Zc产生的三个交变磁场叠加成旋转磁场，该旋转磁场就使得显像管内的电子束按旋转磁场的方向旋转，它们打在显像管前部荧屏上时，就会显示出该旋转磁场的图形，从而完成对三相电机内旋转磁场的模拟演示。当切换开关K1进行切换时，可改变旋转磁场的旋转方向，当切换开关K2切换时，可改变三相电机内三相电源的接法，从而演示出不同接法时的旋转磁场的不同图形。模拟正交交变磁场的叠加过程如图4，在切换开关K3的动刀端13、14分别与其静刀端15、17连接时，锯齿波发生器接通电源从BG1的集电极输出一个锯齿波信号加到X通道放大器的输入端，该信号经复合管BG3放大后送到正交线圈的X绕组上；此时，可在Y通道放大器输入端的Y方向外信号输入插座Z2上接入各种交变信号，如正弦波信号、方波信号、半波整流信号、阻尼振荡信号等等，假设Z2上接入正弦波信号，则该信号经复合管BG4放大后送到正交线圈的Y绕组上，这样在正交线圈的X和Y绕组上分别得到锯齿波电流和正弦波电流，从而由X和Y绕组分别产生与锯齿波和正弦波变化相同的交变磁场，由于它们在其绝缘管套T′上相互正交，空间呈90度分布，则这两种磁场的叠加作用到显像管内的电子束上，使荧屏显示出这两种磁场叠加后的图形，它为一个正弦波形。若Y方向外信号输入插座Z2上分别接入方波信号、半波整流信号或阻尼振荡信号时，则荧屏就会分别显示出充放电曲线、半波图形或衰减振荡波形。切换开关K3切换时，可在X通道放大器输入端的X方向外信号输入插座Z1上接入各种其它交变信号，从而演示出更多的两个交变磁场的叠加图形。譬如X、Y方向外信号输入插座Z1、Z2上分别接入不同频率而频率比为整数比的正弦波信号，则可在荧屏上得到李沙育图形，如果Z1、Z2上分别接入同频不同相的正弦波信号，则可在荧屏上得到椭圆的图形，以此可判断出两个正弦波信号的相位差，在特殊的情况下，即Z1、Z2上分别接入同频而相位相差90度的正弦波信号时，则在荧屏上得到一个圆，它即为单相电机内旋转磁场的模拟，尤其在这两个相位相差90度的正弦波信号的频率为50HZ时，则荧屏上显示的圆会旋转，模拟旋转磁场更为形象。
本实用新型在电工教学中首次完成了对旋转磁场的模拟和演示，不仅可演示三相电机和单相电机内的旋转磁场，还可演示各种交变信号相互叠加后的磁场，并能观察各种交变信号的波形，使电工教学内容的直观性大大提高，使学生们更易理解和接受，教学效果显著。本实用新型线路简单，功能多，性能可靠，成本低廉，不仅可广泛用于电工课堂教学，也可用于实验室操作。
权利要求1.一种磁场演示教学仪，它包括有黑白电视机的中放电路、视放电路、扫描电路和显像管，并将显像管管颈上的偏转线圈取下，其特征在于在黑白电视机的显像管管颈上套装有三相线圈Za、Zb、Zc和正交线圈X、Y，三相线圈是将三个绕组Za、Zb、Zc沿绝缘管套T的轴向方向绕制，且按绝缘管套T的截面方向它们相互呈120度均匀分布，正交线圈是将两个绕组X、Y沿绝缘管套T′的轴向方向绕制，且按绝缘管套T′的截面它们相互正交呈90度分布，绝缘管套T、T′的内径均与显像管的管颈外径相吻合，它们配合连接在一起，三相线圈Za、Zb、Zc与由三相交流电源A、B、C及其三相变压器B1、B2、B3和切换开关K1、K2及输出变压器B4、B5、B6组成的三相旋转磁场发生电路相连接，正交线圈X、Y与由锯齿波发电器、X通道放大器和Y通道放大器组成的双通道正交磁场发生电路连接。
2.按权利要求1所述的磁场演示教学仪，其特征在于在三相旋转磁场发生电路中，三相变压器B1、B2、B3初级一端分别接三相电源A、B、C，它们初级的另一端共地接电源零线，切换开关K1为双刀双掷开关，其两个动刀端1、2分别与三相变压器B1、B2的次级连接，K1两组静刀端3、4和5、6交叉短接，其中静刀端3、6接输出变压器B4初级的Ⅰ端，静刀端4、5接输出变压器B5初级的Ⅰ端，输出变压器B6初级的Ⅰ端直接与三相变压器B3的次级输出连接，切换开关K2为三刀三掷开关，其三个动刀端7、8、9分别与输出变压器B4、B5、B6初级的Ⅱ端连接，其三组静刀端中，各组第一个静刀端10、11、12连接一起接地，各组第二个静刀端10′、11′、12′连接一起，各组第三个静刀端10″、11″、12″分别与输出变压器B5、B6、B4初级的Ⅰ端连接，B4、B5、B6的次级输出分别与三相线圈的三个绕组Za、Zb、Zc的两端连接。
3.按权利要求1所述的磁场演示教学仪，其特征在于在双通道正交磁场发生电路中，锯齿波发生器由晶体管BG1、单结晶体管BG2、稳压管DW、电位器W、电阻R1－R4和电容C1组成，X通道放大器由电阻R5、R6，电容C2、C3和复合放大管BG3组成，Y通道放大器由电阻R7、R8，电容C4、C5和复合放大管BG4组成，锯齿波发生器的输出通过切换开关K3与X通道放大器连接，K3为双刀双掷开关，其两个动刀端13、14分别与正电源＋Vc和X通道放大器的输入端连接，其两组静刀端15、16和17、18中，静刀端15与锯齿波发生器的电源端连接，静刀端16悬空，静刀端17与锯齿波发生器的输出即BG1的集电极连接，静刀端18与X方向外信号输入插座Z1连接，X通道放大器的输出端从电容C3引出接正交线圈的X绕组，Y通道放大器的输入端即电容C4的一端接Y方向外信号输入插座Z2，Y通道放大器的输出从电容C5引出接正交线圈的Y绕组。
专利摘要本实用新型涉及一种演示磁场性质的教学仪器，它是在黑白电视机电路的基础上完成的，其特点是将三相线圈和正交线圈套装在显像管管颈上，这两种线圈均是在各自的绝缘管套上沿轴向方向绕制，三相线圈三个绕组呈120度均匀分布，正交线圈两个绕组呈90度正交分布，三相线圈和正交线圈分别与三相旋转磁场发生电路和双通道正交磁场发生电路连接。本实用新型在电工教学中首次完成对旋转磁场和正交交变磁场的模拟和演示，使电工教学的手段大大前进了一步。
文档编号G09B23/18GK2118336SQ92213839
公开日1992年10月7日 申请日期1992年5月12日 优先权日1992年5月12日
发明者朱关麟 申请人:朱关麟