專利名稱：演示渦流熱效應的實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種演示渦流熱效應的實驗裝置。
背景技術(shù)：
渦流是一種特殊的電磁感應現(xiàn)象，其本質(zhì)是感應電流，渦流熱效應在生產(chǎn)、生活中 有著廣泛的應用。在高中物理電學中，在學生學習了電磁感應的基本知識后，通常教材都安 排一節(jié)有關(guān)"渦流"知識的學習，讓學生了解渦流產(chǎn)生的原因，了解渦流的應用和減小渦流 危害的方法，如人教版原教材的第十六章第7節(jié)《渦流》，人教版新課改高中物理教材的《渦 流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動》，上?？萍冀逃霭嫔绯霭娴奈锢磉x修3-2中的《渦流現(xiàn)象與電 磁灶》等等。不同版本的教材都在《電磁感應》 一章末尾編排了渦流知識的學習，教材編者 的意圖是顯而易見的，目的是通過闡述渦流的成因及其利弊，列舉渦流的防止和利用的實 例，通過理論聯(lián)系實際，以助于學生體會學以致用的道理。但筆者遍觀各版本的教材，在渦 流熱效應教學中在闡述渦流熱效應應用時，常以工業(yè)上高頻電爐或生活中的電磁爐為例 說明，在闡述減小渦流危害的方法時，常以變壓器為例說明，但各版本教材都缺少演示實驗 的支持，缺少必要的配套實驗裝置，無法開實驗教學，這在相當程度上影響了課堂教學的有 效性。在物理課堂教學中，對一種物理現(xiàn)象及應用的教學，僅僅以實例說明，雖說理論聯(lián)系 了實際，但在學生對該物理現(xiàn)象明顯缺少感性體驗情況下，其教學效果顯然是不理想的。教 學中，若能以實驗展示相關(guān)現(xiàn)象，再聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際舉例說明，無疑將會達到較理想的 教學效果。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種更好地演示渦流的熱效應 現(xiàn)象的實驗裝置。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用一種演示渦流熱效應的實驗裝置，包括支架、溫 度計、玻璃試管、線圈、開關(guān)、熔斷器、調(diào)壓器及軟鐵棒、鐵芯，支架由底板和垂直豎立在底板 上的固定棒組成，線圈放置在支架的底板上，軟鐵棒或鐵芯放置在盛有水的玻璃試管中，玻 璃試管插入線圈中，溫度計掛設在固定棒上，溫度計的玻璃泡插入玻璃試管中，開關(guān)和熔斷 器都設置在底板上并通過導線與線圈及調(diào)壓器構(gòu)成電連接。 為了更方便學生理解渦流現(xiàn)象，本實用新型進一步設置為在底板上垂直豎立有側(cè) 板，渦流示意圖粘貼在側(cè)板上。 本實用新型進一步設置為線圈由直徑為lmm的漆包線繞制，繞制線圈骨架采用陶瓷管。 為了方便調(diào)節(jié)溫度計與玻璃試管之間的距離及取下溫度計，本實用新型進一步設
置為溫度計用支架夾活動掛設在固定棒上，溫度計可調(diào)節(jié)高度。 本實用新型進一步設置為溫度計采用大型教學演示溫度計。 本實用新型進一步設置為鐵芯由硅鋼片疊成，打磨成圓棒形并浸漆。
3[0010] 本實用新型提供的演示渦流熱效應現(xiàn)象的實驗裝置，實驗現(xiàn)象明顯直觀，能很好 地演示和解釋渦流熱效應、渦流的成因、減小渦流的方法及比較探究不同材料渦流熱效應 等相關(guān)問題，實驗教學效果非常顯著。

圖1是本實用新型實施例實驗裝置整體示意圖。 圖2是本實用新型實施例實驗裝置電路原理圖。
具體實施方式如圖1、2所示，本實用新型的具體實施例是一種演示渦流熱效應的實驗裝置，包 括支架、溫度計1、玻璃試管2、圓形短軟鐵棒3、線圈4、一只lkw的調(diào)壓器5、鐵芯、開關(guān)7和 熔斷器8，其中圓形短軟鐵棒3的直徑約1. 8cm，長約10cm，可根據(jù)實驗演示需要更換成其 它材料，比如銅、金、鋅、銀等等材料。玻璃試管2的外徑約為2. 2cm，長為20cm，溫度計1采 用大型教學演示用紅色液體溫度計。支架由底板9和垂直豎立在底板9上的固定棒10組 成，線圈4放置在支架的底板9上，圓形短軟鐵棒3放置在盛有水的玻璃試管2中，玻璃試 管2插入線圈4中，溫度計1用支架夾掛設在固定棒10上且可方便地調(diào)節(jié)高度或取下，溫 度計1的玻璃泡插入玻璃試管2中，開關(guān)7和熔斷器8都設置在底板9上并通過導線與線 圈4構(gòu)成電連接，熔斷器8的熔斷電流為IOA。在底板9上垂直豎立有側(cè)板11，渦流示意圖 12粘貼在側(cè)板11上。在線圈4底部與底板9之間放置有一墊塊13，用于調(diào)整線圈的高度。 其中線圈4由直徑為lmm的漆包線繞制，繞制線圈骨架采用陶瓷管。鐵芯由硅鋼片疊成，打 磨成圓棒形并浸漆。 二、裝置的使用 1、渦流熱效應演示 將圓形短軟鐵棒3放入玻璃試管2內(nèi)，在玻璃試管2內(nèi)加適量的水，將玻璃試管2 插在線圈4中，將溫度計1插入玻璃試管4中，將調(diào)壓器5接入電路，調(diào)壓器5的輸入端接 市電(交流220V、50HZ)，輸出端電壓調(diào)到70V左右。閉合開關(guān)，線圈4通電，置于玻璃試管 2內(nèi)的圓形短軟鐵棒3中將產(chǎn)生強大的渦流，開始釋放熱量，約15秒后可明顯看到溫度計1 中紅色液柱開始上升，不到l分鐘，玻璃試管4內(nèi)水便沸騰。玻璃試管4內(nèi)水沸騰后，調(diào)低 電壓至15V左右，可保持玻璃試管4內(nèi)水繼續(xù)沸騰，但不至于太激烈，以免玻璃試管4內(nèi)水 溢出。 2、渦流成因演示 將溫度計1取下，將另一連接有小燈泡的線圈套過玻璃試管2置于線圈4上端，閉 合開關(guān)，線圈4通電，可看到小燈泡亮起來，由此說明當線圈4通過交流電后，由于電磁感 應，附近的另一個線圈會產(chǎn)生感應電流，從而使小燈泡發(fā)亮。將圓形短軟鐵棒3與之類比， 圓形短軟鐵棒3可看作是由一系列直徑逐漸減小的圓柱狀薄殼組成，在交變磁場中如同線 圈一樣將產(chǎn)生感應電流，從而更加直觀地說明渦流的形成實質(zhì)上是電磁感應。演示中，還可 通過調(diào)壓器5調(diào)節(jié)電壓，當電壓調(diào)高時，小燈泡逐漸變亮，同時玻璃試管4內(nèi)水的沸騰更加 激烈；當電壓調(diào)低時，小燈泡逐漸變暗，同時玻璃試管4內(nèi)水的沸騰逐漸平息，以此加深學 生對渦流成因的理解和印象。[0019] 3、減小渦流方法的演示 將一疊硅鋼片，兩端用鋼絲捆扎緊固，用砂輪打磨邊緣使之稍成圓柱形的鐵芯。用 硅鋼片疊成的鐵芯代替圓形短軟鐵棒3(可另準備一只試管)，將調(diào)壓器5輸出端電壓同樣 調(diào)到70V左右，閉合開關(guān)，線圈4通電，可發(fā)現(xiàn)即便線圈4通電幾分鐘后，溫度計1所指示的 溫度仍沒有明顯上升，通過對比演示后，再結(jié)合變壓器鐵芯制作實例，可更好地說明減小渦 流的具體方法。 4、不同材料渦流熱效應探究 可在玻璃試管4內(nèi)放置不同的材料，以探究比較不同材料的渦流熱效應，如鋁棒、
銅棒、不銹鋼等。銅、鋁材料屬于非鐵磁性材料，雖然也能產(chǎn)生渦流，但發(fā)熱效率遠不能與磁
導率大的軟鐵相比，通過實驗可明顯比較出，可以結(jié)合生活中的電磁灶使用的鍋體對材質(zhì)
的要求，讓學生課外展開探究。
三、裝置的優(yōu)點 1、可很好地演示渦流的熱效應、渦流的成因、減小渦流的方法，也可提供給學生進 行課外課題研究， 一具多用，且操作方便。 2、發(fā)熱速度快，實驗演示時不到一分鐘，便可使試管內(nèi)的水沸騰，極大地節(jié)省了實 驗演示時間，提高了課堂時間的利用率。 3、實驗現(xiàn)象明顯直觀，在玻璃試管4內(nèi)水沸騰之前，學生可通過大型教學演示用 紅色液體溫度計1觀察。溫度計1紅色液柱上升情況，全班學生都可看得清清楚楚，實驗現(xiàn) 象可視性強。實驗過程中，還可在玻璃試管4內(nèi)滴入藍墨水，使玻璃試管4內(nèi)水的沸騰可視 性更強。
權(quán)利要求一種演示渦流熱效應的實驗裝置，其特征在于實驗裝置包括支架、溫度計、玻璃試管、線圈、開關(guān)、熔斷器、調(diào)壓器及軟鐵棒、鐵芯，支架由底板和垂直豎立在底板上的固定棒組成，線圈放置在支架的底板上，軟鐵棒或鐵芯放置在盛有水的玻璃試管中，玻璃試管插入線圈中，溫度計掛設在固定棒上，溫度計的玻璃泡插入玻璃試管中，開關(guān)和熔斷器都設置在底板上并通過導線與線圈及調(diào)壓器構(gòu)成電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的演示渦流熱效應的實驗裝置，其特征在于所述的底板上垂 直豎立有側(cè)板，渦流示意圖粘貼在側(cè)板上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的演示渦流熱效應的實驗裝置，其特征在于所述的線圈由直徑為lmm的漆包線繞制，繞制線圈骨架采用陶瓷管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的演示渦流熱效應的實驗裝置，其特征在于所述的溫度計用支架夾活動掛設在固定棒上，溫度計可調(diào)節(jié)高度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的演示渦流熱效應的實驗裝置，其特征在于所述的溫度計用支架夾活動掛設在固定棒上，溫度計可調(diào)節(jié)高度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的演示渦流熱效應的實驗裝置，其特征在于所述的溫度計采用大型教學演示溫度計。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的演示渦流熱效應的實驗裝置，其特征在于所述的鐵芯由硅鋼片疊成，打磨成圓棒形并浸漆。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的演示渦流熱效應的實驗裝置，其特征在于所述的鐵芯由硅鋼片疊成，打磨成圓棒形并浸漆。
專利摘要本實用新型涉及一種演示渦流熱效應的實驗裝置，包括支架、溫度計、玻璃試管、線圈、開關(guān)、熔斷器、調(diào)壓器及軟鐵棒、鐵芯，支架由底板和垂直豎立在底板上的固定棒組成，線圈放置在支架的底板上，軟鐵棒或鐵芯放置在盛有水的玻璃試管中，玻璃試管插入線圈中，溫度計掛設在固定棒上，溫度計的玻璃泡插入玻璃試管中，開關(guān)和熔斷器都設置在底板上并通過導線與線圈及調(diào)壓器構(gòu)成電連接。本實用新型提供的演示渦流熱效應現(xiàn)象的實驗裝置，實驗現(xiàn)象明顯直觀，能很好地演示和解釋渦流熱效應、渦流的成因、減小渦流的方法及比較探究不同材料渦流熱效應等相關(guān)問題，實驗教學效果非常顯著。
文檔編號G09B23/18GK201440305SQ200920190679
公開日2010年4月21日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者孔興隆, 王健浩, 王建胡 申請人:王建胡;王健浩;孔興隆