一种磁电转换装置的制作方法

本发明涉及一种教具，具体涉及一种磁电转换装置。

背景技术：

目前中学此部分教学中采用的传统教具，虽具有很强的科学性，但趣味性与灵活性不够，大多只能验证，不方便探究学习。因此十分有必要设计一款科学性、实用性、趣味性、灵活性并存的教学用具。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种磁电转换装置，演示效果直观、明显。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种磁电转换装置，包括电生磁部分、磁生电部分和磁电转换部分：

电生磁部分，包括第一发光二极管、第二发光二极管、螺线管、小磁针、控制电路、底盘和支架，控制电路为改变电流方向的电路，其一端通过导线与电源连接，另一端连接螺线管，第一发光二极管安装在底盘处，与螺线管连接，第二发光二极管与第一发光二极管并联反向连接，小磁针安装在螺线管外的轴线处，螺线管安装在支架上，螺线管内设有铁芯，底盘上设有参照系；

磁生电部分，包括传动轴、线圈、磁铁、发光二极管、底盘、支架、转轴和操纵杆，传动轴依次穿过支架、线圈、磁铁并活动安装在底盘上，线圈固定在支架上，磁铁固定在转轴上，发光二极管两端分别与线圈两端连接，操纵杆在使用状态下与传动轴配合，拉动转轴转动；

磁电转换部分，包括支架及安装在支架上的整流稳压电路，支架上设有输入端接线柱和输出端接线柱，磁生电部分通过输入端接线柱与整流稳压电路的输入端连接，电生磁部分通过输出端接线柱与整流稳压电路的输出端连接。

进一步的，所述操纵杆为弹性竹片和皮筋构成的弓形结构，传动轴上部固定套有定滑轮，皮筋与定滑轮配合。

进一步的，所述整流稳压电路包括整流二极管、电解电容、稳压结构模块和负载电阻，其连接关系如下：输入端与由整流二极管组成的整流电桥相接，电桥的另两个对应端一个接地，另一个接稳压电路部分，稳压电路由电容、电阻与稳压模块相连组成，输出端在电容的两极，电容的负极接地，输出固定的5伏直流。

进一步的，所述磁电转换部分的支架为拱形支架，接线柱设置在拱形支架两侧底部。

进一步的，所述磁生电部分的线圈为700圈的铜制线圈。

进一步的，所述电生磁部分的第一发光二极管为红二极管，第二发光二极管为绿二极管。

本发明公开的一种磁电转换装置，具有以下有益效果：

本发明电路简单，构思巧妙，有一定的新颖性、独创性、针对性；实验操作简单，演示效果直观、明显；其核心部分都由我们采用常见材料，手工筹划制成，造价低廉，且性能安全可靠。该教具用于教学可激发学生学习兴趣，同时在调动学生的智力因素和非智力因素等方面具有十分重要的意义。

附图说明

图1是电生磁部分的结构示意图；

图2是磁生电部分的结构示意图；

图3是操纵杆的结构示意；

图4是磁电转换部分的结构示意图；

图5是稳压整流电路的电路图；

其中：

101-第一发光二极管，102-第二发光二极管，2-螺线管，3-小磁针，4-控制电路，5-第一导线，6-第二导线，7-电生磁底盘，8-电生磁支架，9-第三导线，10-线圈，11-磁铁，12-发光二极管，13-底盘，14-支架，15-转轴，16-传动轴，17-操纵杆，18-稳压整流电路板，19-磁电转换部分支架，20-接线柱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。

一种磁电转换装置，包括电生磁部分、磁生电部分和磁电转换部分：

见图1，图1所示为本发明电生磁部分的结构示意图。电生磁部分，包括第一发光二极管101、第二发光二极管102、螺线管2、小磁针3、控制电路4、电生磁底盘7和电生磁支架8，控制电路4为改变电流方向的电路，其一端通过导线与电源连接，另一端连接螺线管2，第一发光二极管101安装在电生磁底盘7处，与螺线管2连接，第二发光二极管102与第一发光二极管101并联反向连接，小磁针3安装在螺线管2外的轴线处，螺线管2安装在电生磁支架8上，螺线管2内设有铁芯，电生磁底盘7上设有参照系。本实施例中的第一发光二极管101为红二极管，第二发光二极管102为绿二极管。

电生磁教具操作说明：依据右手螺旋法则原理制成。当接通线路后，起指示作用的一组红二极管，一组绿二极管，两组交替工作。即当利用电路转换电流方向后，刚才发光的一组二极管熄灭，同时与之并联反向连接的另一组二极管工作。由于二极管有单向导通性，因此可明确观察到电路中已改变了电路方向。学生可以把小磁针3，放在带有一系列同心圆的底盘7上，此时利用所学知识来判定螺线管所产生的磁场的变化。在电流的大小变化上。

操作步骤：

(1)将电生磁部件置于盘中；

(2)打开电源开关；

(3)先接通正向电路，通电螺线管中相应产生N、S极，小磁针吸引转向；

(4)再接通反向电路，通电螺线管N、S极发生调换，小磁针因斥力而反转。

见图2-图3，磁生电部分，包括传动轴16、线圈10、磁铁11、发光二极管12、底盘13、支架14、转轴15和操纵杆17，传动轴16依次穿过支架14、线圈10、磁铁11并活动安装在底盘13上，线圈10固定在支架14上，磁铁11固定在转轴15上，发光二极管12两端分别与线圈10两端连接，操纵杆17在使用状态下与传动轴16配合，拉动转轴15转动。操纵杆17为弹性竹片和皮筋构成的弓形结构，传动轴16上部固定套有定滑轮，皮筋与定滑轮配合。本实施例中的线圈10为700圈的铜制线圈。

磁生电部分操作说明：将操纵杆17套于传动轴16上，利用操纵杆17上的皮筋传动杆的摩擦，实现前后往复操作来改变线圈10中磁通量，从而产生感应电场，进而给三个串联的发光二极管12提供电流。此部分可以获得5-7伏的电压，远大于平常学生所使用的简易的手摇发电机发出的电压，是由于操纵杆17是创新的使用弹性竹片和皮筋构成的弓形结构，用手轻轻转动操纵杆17的任一端，利用了杠杆的放大作用；同时由于操纵杆17和传动轴16的相对运动增大摩擦，才获得快速变化的磁通量，获得较高的输出电压，使自制发电机能达到使用标准，可以进一步改进用于生活中的电动装置部分，还可用于大型科技设备的低电压供电控制端。

操作步骤：

(1)将上面步骤中电生磁部件换位磁生电部分；

(2)用弓形操纵杆套于顶部定滑轮之上；

(3)前后周期往复用杆使滑轮旋转；

(4)磁铁随之转动，线圈内部产生感应电流，发光二极管工作。

此部分所产生的感生电场电压均值约为7v，可给3个串联的发光二极管供电。实验发现二极管明灭交替，可验证线圈中产生的是交变电流。同时在学生自己体验发电的过程中，充满了乐趣。

请参见图4，图4所示为磁电转换部分，图中D1-D4为整流二极管，C1为电解电容，7815位稳压结构模块，输出恒定的5V直流电压，R为负载。磁电转换部分包括磁电转换部分支架19及安装在支架上的整流稳压电路板18，支架19上设有输入端接线柱和输出端接线柱，磁生电部分通过输入端接线柱与整流稳压电路的输入端连接，电生磁部分通过输出端接线柱与整流稳压电路的输出端连接。

作为具体实施例，所述整流稳压电路包括整流二极管、电解电容、稳压结构模块和负载电阻，其连接关系如下：输入端与由整流二极管组成的整流电桥相接，电桥的另两个对应端一个接地，另一个接稳压电路部分，稳压电路由电容、电阻与稳压模块相连组成，输出端在电容的两极，电容的负极接地，输出固定的5伏直流。

本实施例中的支架19为拱形支架，接线柱20设置在拱形支架19两侧底部。

磁电转换部分教具操作说明：在输入端联接扭转式，输出端联接接螺线管和二极管，可以看到二极管的发光，由此确定发出的电。

本申请在教学过程中，电与磁相互装换装置可先分析所包含知识点，分为三个方面，再根据3方面的知识点针对性分3个方向设计，第一部分，突出对基础知识的掌握和实验探究能力的培养；第二部分，创新性设计扭转式发电机，巧妙地利用摩擦和杠杆的放大原理；第三部分重在突出知识应用，激发学生求知潜力，培养科学素养。按照人的认知规律，结合课标要求及学生学情设计，用于教学便于操作，可达到良好使用效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，而非对其限制；应当指出，尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。