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  • 电磁综合实验仪的设计与制作

    作者:兰 艳 【 2009-12-7 11:20:12 】
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      一、教具制作的必要性和意义
      
      1、自制教具的目的
      设计与制作教具总的目的是为了提高教学质量、培养学生的创造意识和综合实验技能。在自制教具中要求根据下列的范围来设计和制作:一类为完善实验体系填补空白的新实验,另一类是改善未定型的旧实验,还有一类就是为适应教改需要与新的教材教法配套的专用实验。
      2、自制教具的必要性
      自制教具是科学家的传统,是教育事业发展的需要是厂制仪器的先导是新大纲的明确要求。
      3、自制教具的意义
      自制教具在物理教学实践中占有重要地位,为实施“实验探索教学法”创造了条件。使用自制教具进行教学能够引起学生的兴趣,有助于教学改革的深入发展而且构造简单,方便安全。
      
      二、演示器的制作原理
      
      电动机是一种把电能转化为机械能的机械设备。如接通电源,其转子便带动生产机械一同转动。如果在线圈中间置一磁针,并把低压三相交流电通人各线圈,则可看到磁针立刻旋转起来,若三个线圈的平面不成排列,则磁针获得的转矩很不均匀,运转性能较差。若三各线圈的平面平行或重合,则磁针不转动。如果用一永久磁铁在磁针周围旋转,则磁针也会转动起来。对比这两个实验,可得出结论:在第一个实验中,磁针的旋转说明在磁针周围有一旋转磁场存在。相反,磁针不旋转说明在磁针周围没有旋转磁场存在。
      
      三、演示器的制作方法
      
      1、铝框用易拉罐制作
      在易拉罐上剪下3个宽为15mm的圆环:
      (1)其中一个铝环弯成40mm65mm的铝框。在竖直轴线位置的上方钻一个直径为3mm的圆孔,并插入一个按扣作为轴承,在轴线下方钻一个直径为5mm的圆孔,使铝框轴从中间穿过。
      (2)取另一个铝环,弯成40mm65mm的铝框。在65mm长的一边中间部位剪下1em长的断口,并用透明胶布把断口的两端连接好。在竖直轴线位置的上方钻一个直径为3mm的圆孔,并插入一个按扣作为轴承,在轴线下方钻一个直径为5mm的圆孔,使铝框轴从中间穿过,与它匹配的铝框轴要用透明胶布缠上。
      (3)取最后一个铝环弯成40mm65mm的铝框。在竖直轴线位置的上方钻一个直径为3mm的圆孔,并插入一个按扣作为轴承,在轴线下方用剪刀剪断。
      2、铝框轴用直径为2mm的车条制作,长为95mm,顶部磨成针尖状,目的在于减小摩擦,底部固定在底座上,插入10mm。共做这样的铝框轴4个。再用车条制一个190mm的铝框轴,底部固定在底座上,插入10mm。
      3、底座为8em8cm1.5cm的木板,中心位置用电钻钻一个直径为1.9mm的圆孔,以备钉入铝轴框。共做这样的底座5个。再做一个底座为20cm×20cm×1.5cm的木板,中心位置用电钻钻一直径为1.9mm的圆孔,以备钉入铝框轴,再在这个底座的任意一边,距边缘2cm处用电钻钻三个直径为4mm的圆孔,以备插入接线柱。
      4、轴支架用596ml的娃哈哈塑料瓶制作。从顶部算起在135mm处画一个闭合剪切线,在4个边的中部以剪切线为一边向瓶底画出一个边长为1em的正方形,作为固定用的弯折片,按画线将瓶剪下。在弯折片正中烫一个直径为4mm圆孔,这样的饮料瓶共做3个,用木螺丝分别将其固定在各个底板上,任取其中一个瓶盖,在正中烫一个直径为2mm圆孔,以备安装转轴架。
      5、转架轴用一段带螺丝的直径为2mm车条制作,长为75mm,顶部磨成针尖状,用2个车条帽将其固定在轴支架的瓶盖上。
      6、转架用1.25L娃哈哈瓶制作。从瓶顶部算起剪下180ram高的瓶。在底部外侧,对应铝框水平轴线位置上,用两面胶粘上直径30mm,厚5mm的铁氧体磁场(每侧各两块),在瓶盖上钻一个直径为3mm圆孔,按上按扣,作为转架的轴承。
      7、鼠笼子用易拉罐来制作,把易拉罐的顶端剪下,在底端中间位置钻一个直径为3ram圆孔,按上按扣,作为转动的轴承。在易拉罐周围均匀地剪下长为10cm,宽为1cm的铝片,这样貌似笼子的转子就做成了。
      8、三相线圈的制作
      (1)用漆包线绕成三个150匝的线圈,三个矩形线圈的规格分别为:27cm14cm、28cm14cm、29cm12cm,并留出较长的首端和尾端,随后分别用红、绿、黄彩带缠上。
      (2)三个线圈的平面以排列,并用细线绑住。用1.56L的饮料瓶做一固定架,从饮料瓶底部算起在10cm处剪下一闭合线,均匀地剪出宽为2cm,高分别为6cm、7cm、8cm、6cm、7cm、8cm的六个弯折片,并在弯折片正中烫一个直径为4mm圆孔,用木螺丝分别将其固定在20cm×20cm×1.5cm的木板上,使三相线圈固定。
      (3)三相线圈的三个线圈的任意一端连在一起,用胶布固定在底座的下边,其余三端用锡焊分别与三个接线柱相连。
      9、裂相电源、小磁针和灵敏电流计、示波器、导线、接线柱使用实验室的现成设备。
      
      四、使用方法
      
      1、电磁驱动现象 

     

      按图所示进行仪器安装,将该仪器放置在水平桌面上,接通电源,线圈中间产生旋转磁场,闭合铝框发生旋转,因为闭合铝框中有感应电流产生,感应电流在磁场里受到力的作用而使铝框旋转起来。这就是三相交流感应电动机的演示。

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