一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置的制作方法

本发明涉及物理教学相关技术领域，具体为一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置。

背景技术：

大学物理是物理教学中重要的过程之一，很多较为复杂和丰富的物理相关学识，都会在大学期间对学生进行教育教学，而物理教学则离不开相关工具以及实验，在进行电磁场实验教学时，传统的书本知识无法形象立体的讲解电磁场分布规律，导致教学效果不好，而电磁场实验模拟装置则能够解决这一问题，但是由于教学内容的逐渐深化，现有的模拟装置在使用时则存在以下问题：

1.在进行电磁场实验模拟教学时，一般在磁场附近均匀的撒上铁屑，以便于通过观察铁屑的分布轨迹来对磁场的分布规律进行学习，但是为了不影响装置的后续使用，在实验结束前后，都需要人手动的来回抚平铁屑，使用过于麻烦；

2.现有的装置，大多只是以一个相对静态的方式对物理电磁场分布规律进行教学，通过改变电流大小来改变磁场线的分布方式，教学面较为单一，对于影响磁场分布的电磁铁间距和分布角度等因素则无法调整。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，以解决上述背景技术中在实验结束前后，都需要人手动的来回抚平铁屑，使用过于麻烦；教学面较为单一，对于影响磁场分布的电磁铁间距和分布角度等因素则无法调整的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，包括装置板，所述装置板的下端面安装有动力盒，所述动力盒的内部设置有水平分布的单旋往复丝杆，且单旋往复丝杆之间通过第一横轴相连接，并且单旋往复丝杆的下方设置有横筒，同时横筒之间通过第二横轴相连接，所述动力盒的底端安装有电动机，且电动机和位于底端的横杆相连接，并且2个横杆之间通过皮带相连接，所述单旋往复丝杆上安装有套环，且套环通过竖杆和电磁体相连接，所述装置板的上方设置有滑动块，且滑动块和电动推杆相连接，所述装置板的上方设置有放置板，且放置板安装在竖板上，并且竖板的顶端连接有弧形结构的玻璃罩板，所述放置板上均匀铺设有铁屑粉层。

优选的，所述单旋往复丝杆和横筒均关于装置板的中心线对称设置有2个，且单旋往复丝杆和横筒的内壁分别设置有第一棘齿和第二棘齿。

优选的，所述第一棘齿和第二棘齿分别与第一棘爪和第二棘爪相卡合，第一棘爪和第二棘爪分别安装在第一横轴和第二横轴的端头处，且第一棘爪和第二棘爪的弯曲转动方向均相反。

优选的，所述横杆的端头处分别安装有第一锥齿和第二锥齿，且横杆上的第一锥齿和第二锥齿分别与第一横轴和第二横轴上的第一锥齿和第二锥齿相啮合。

优选的，所述套环对称在装置板中心两侧共有2个，且2个套环的移动方向相反，并且套环和竖杆组成转动机构。

优选的，所述竖杆的端头处滑槽，两者为滑动连接，且滑槽开设在装置板上，装置板的上方设置有推拉杆。

优选的，所述推拉杆的末端穿过竖杆中段的空心结构处，推拉杆和竖杆滑动连接，且推拉杆的端头处转动安装在滑动块上，推拉杆为水平分布。

优选的，所述放置板的下方设置有敲击轮，敲击轮安装在转轴上，且安装在竖板上的转轴末端通过连接带和横筒相连接，连接带为皮带或链条。

优选的，所述竖板之间连接有空心罩，空心罩的空心结构内设置有指南针，且指南针安装在空心罩内侧的弧形板结构上，并且2个空心罩对称分布在放置板的两侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该大学物理实验用电磁场立体模拟装置，通过对动力盒内的传动结构的设计，确保了该装置在使用时，能通过控制电动机的正反转来切换装置的功能使用，结构设计更加合理，并且能够对电磁铁的分布状态进行改变，同时利用电动震动的方式，对铁屑进行抚平，设计更加合理；

1.单旋往复丝杆等结构的使用，便于通过电动机的转动来控制电磁铁的之间的间距位置，而横筒结构的使用，则能够通过电动机的转动来对放置板上的铁屑进行震动抚平，结构设计更加合理；

2.第一横轴和第二横轴本身结构的使用，配合多个棘齿棘爪结构的使用，确保了在电动机的不同转向时，单旋往复丝杆或横筒能够单独跟随横杆转动，从而完成上述控制电磁铁的之间的间距位置、以及对放置板上的铁屑进行震动抚平的功能的切换；

3.推拉杆以及竖杆本身结构的设计，确保了该装置在运行使用时，能对两个电磁铁进行角度的同步偏转调整，确保了学生能够观察不同影响因素下电磁场的变化，而指南针以及空心罩的使用，确保学生对边侧电磁场线的分布状态有一个更加直观的观察效果。

附图说明

图1为本发明正剖结构示意图；

图2为本发明第一横轴侧剖结构示意图；

图3为本发明第二横轴侧剖结构示意图；

图4为本发明侧剖结构示意图；

图5为本发明敲击轮侧视结构示意图；

图6为本发明俯剖结构示意图。

图中：1、装置板；2、动力盒；3、单旋往复丝杆；4、第一横轴；41、第一棘爪；42、第一棘齿；5、横筒；6、第二横轴；61、第二棘爪；62、第二棘齿；7、电动机；8、横杆；81、第一锥齿；82、第二锥齿；9、套环；10、竖杆；101、滑槽；102、推拉杆；11、电磁体；12、滑动块；13、电动推杆；14、放置板；141、敲击轮；142、转轴；143、连接带；15、竖板；151、空心罩；152、指南针；16、铁屑粉层；17、玻璃罩板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种大学物理实验用电磁场立体模拟装置，包括装置板1、动力盒2、单旋往复丝杆3、第一横轴4、第一棘爪41、第一棘齿42、横筒5、第二横轴6、第二棘爪61、第二棘齿62、电动机7、横杆8、第一锥齿81、第二锥齿82、套环9、竖杆10、滑槽101、推拉杆102、电磁体11、滑动块12、电动推杆13、放置板14、敲击轮141、转轴142、连接带143、竖板15、空心罩151、指南针152、铁屑粉层16和玻璃罩板17，装置板1的下端面安装有动力盒2，动力盒2的内部设置有水平分布的单旋往复丝杆3，且单旋往复丝杆3之间通过第一横轴4相连接，并且单旋往复丝杆3的下方设置有横筒5，同时横筒5之间通过第二横轴6相连接，动力盒2的底端安装有电动机7，且电动机7和位于底端的横杆8相连接，并且2个横杆8之间通过皮带相连接，单旋往复丝杆3上安装有套环9，且套环9通过竖杆10和电磁体11相连接，装置板1的上方设置有滑动块12，且滑动块12和电动推杆13相连接，装置板1的上方设置有放置板14，且放置板14安装在竖板15上，并且竖板15的顶端连接有弧形结构的玻璃罩板17，放置板14上均匀铺设有铁屑粉层16。

单旋往复丝杆3和横筒5均关于装置板1的中心线对称设置有2个，且单旋往复丝杆3和横筒5的内壁分别设置有第一棘齿42和第二棘齿62，第一棘齿42和第二棘齿62分别与第一棘爪41和第二棘爪61相卡合，第一棘爪41和第二棘爪61分别安装在第一横轴4和第二横轴6的端头处，且第一棘爪41和第二棘爪61的弯曲转动方向均相反，横杆8的端头处分别安装有第一锥齿81和第二锥齿82，且横杆8上的第一锥齿81和第二锥齿82分别与第一横轴4和第二横轴6上的第一锥齿81和第二锥齿82相啮合，当电动机7带动着横杆8顺时针转动时，在第一锥齿81之间和第二锥齿82之间的啮合作用下，第一横轴4和第二横轴6会相应的跟随横杆8一同转动，在棘齿和棘爪之间的卡合作用下，单旋往复丝杆3或横筒5会跟随着第一横轴4、第二横轴6相应的转动。

套环9对称在装置板1中心两侧共有2个，且2个套环9的移动方向相反，并且套环9和竖杆10组成转动机构，竖杆10的端头处滑槽101，两者为滑动连接，且滑槽101开设在装置板1上，装置板1的上方设置有推拉杆102，推拉杆102的末端穿过竖杆10中段的空心结构处，推拉杆102和竖杆10滑动连接，且推拉杆102的端头处转动安装在滑动块12上，推拉杆102为水平分布，单旋往复丝杆3的转动，套环9会通过竖杆10来带动电磁体11同步来回移动，从而达到调整电磁体11间距的目的，相应的，当竖杆10在滑槽101中滑动时，竖杆10中段的空心结构则会在推拉杆102上移动，当电动推杆13处于运行状态时，滑动块12则会通过推拉杆102带动竖杆10在套环9上转动，电磁体11跟随竖杆10一同转动，从而实现控制电磁体11使用角度的目的。

放置板14的下方设置有敲击轮141，敲击轮141安装在转轴142上，且安装在竖板15上的转轴142末端通过连接带143和横筒5相连接，连接带143为皮带或链条，横筒5在跟随第二横轴6转动时，在连接带143的传动作用下，转轴142则会一同在竖板15上转动，并且通过不断转动的敲击轮141对放置板14上的铁屑粉层16进行震动抚平操作，以便于后续的实验模拟使用。

竖板15之间连接有空心罩151，空心罩151的空心结构内设置有指南针152，且指南针152安装在空心罩151内侧的弧形板结构上，并且2个空心罩151对称分布在放置板14的两侧，指南针152以及空心罩151的使用，确保学生对边侧电磁场线的分布状态有一个更加直观的观察效果。

工作原理：在该装置的初始状态下，可对装置中的电磁体11进行通电操作，在电磁作用的影响下，放置板14上的铁屑粉层16会根据产生的磁场线而发生独特的位置变化，相应的，装置两侧空心罩151中的指南针152则会从两侧对磁场线的分布特征进行显示，从而达到实验模拟的效果；

当电动机7带动着横杆8顺时针转动时，在第一锥齿81之间和第二锥齿82之间的啮合作用下，第一横轴4和第二横轴6会相应的跟随横杆8一同转动，在棘齿和棘爪之间的卡合作用下，单旋往复丝杆3会跟随着第一横轴4转动，而横筒5则不会转动，此时套环9会通过竖杆10来带动电磁体11同步来回移动，从而达到调整电磁体11间距的目的，相应的，当竖杆10在滑槽101中滑动时，竖杆10中段的空心结构则会在推拉杆102上移动，当电动推杆13处于运行状态时，滑动块12则会通过推拉杆102带动竖杆10在套环9上转动，电磁体11跟随竖杆10一同转动，从而实现控制电磁体11使用角度的目的；

当电动机7带动着横杆8逆时针转动时，在第一锥齿81之间和第二锥齿82之间的啮合作用下，第一横轴4和第二横轴6会相应的跟随横杆8一同转动，在棘齿和棘爪之间的卡合作用下，单旋往复丝杆3不会转动，而横筒5则会跟随第二横轴6转动，在连接带143的传动作用下，转轴142则会一同在竖板15上转动，并且通过不断转动的敲击轮141对放置板14上的铁屑粉层16进行震动抚平操作，以便于后续的实验模拟使用。

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。