控制电机转速的一种演示装置与方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106898214A(43)申请公布日2017.06.27(21)申请号201710281026.1(22)申请日2017.04.20(71)申请人齐齐哈尔大学地址161006黑龙江省齐齐哈尔市建华区文化大街42号齐齐哈尔大学理学院(72)发明人梁法库郑亚辉吴桐(51)Int.Cl.G09B23/18(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称控制电机转速的一种演示装置与方法(57)摘要控制电机转速的一种演示装置与方法，属于物理教学实验仪器领域。主要由转子、磁体、转子支撑环、电源、限流电阻、开关、彩色纸片、刻度尺、绝缘塑料板、弹簧秤和定滑轮构成，将转子的转子轴穿过转子支撑环，所述转子支撑环是固定在垂直且固定于绝缘塑料板的直杆上，所述转子为直流电机的转子，转子轴与固定在绝缘塑料板上的电刷接触，刻度尺垂直转子固定在绝缘塑料板上；一柔软不可伸缩的细绳一端固定在转子轴上，另一端通过定滑轮与弹簧秤的挂钩相连接，弹簧秤与刻度尺平行固定在绝缘塑料板上。对理解安培力、磁力矩等内容有积极意义，避免了以往电机调速需改变电阻容易造成开关接触不良的现象，制作极其简易，效果明显。CN106898214ACN106898214A权利要求书1/1页1.控制电机转速的一种演示装置与方法，主要由转子(1)、磁体(2)、转子支撑环(3)、电源(6)、限流电阻(7)、开关(8)、彩色纸片(13)、刻度尺(9)、绝缘塑料板(10)、弹簧秤(11)和定滑轮(12)构成，其特征是：将转子(1)的转子轴(4)穿过转子支撑环(3)，所述转子支撑环(3)是固定在垂直且固定于绝缘塑料板(10)的直杆上，所述转子(1)为直流电机的转子选用有刷玩具直流电动机卸下的直流电机转子，转子轴(4)与固定在绝缘塑料板(10)上的电刷(5)接触，电刷(5)通过导线、限流电阻(7)和开关(8)与固定在绝缘塑料板(10)上的电源(6)连接，电源(6)为直流电源；刻度尺(9)垂直于转子(1)且固定在绝缘塑料板(10)上；一柔软不可伸缩的细绳一端固定在转子轴(4)上，另一端通过定滑轮(12)与弹簧秤(11)的挂钩相连接，弹簧秤(11)与刻度尺(9)平行且固定在绝缘塑料板(10)上。2.根据权利要求1所述的控制电机转速的一种演示装置与方法，其特征在于：设磁力矩为最大磁力矩NSB，设摩擦阻力矩大小为αω2，α为常数，在t＝0时，ω＝0推出稳定值随着磁体与转子相对距离变小B增大，转子的稳定转速也增大。3.根据权利要求1所述的控制电机转速的一种演示装置与方法，其特征在于：实验1——转子(1)的磁力矩与磁体(2)相对转子(1)间距定性演示，实验时，按如下操作，先测量出转子(1)及转子轴(4)的直径，将一柔软不可伸缩的细绳一端固定在转子轴(4)上，另一端通过定滑轮(12)与弹簧秤(11)的挂钩相连接，使弹簧秤(11)弹簧处于自然状态，记下弹簧秤读数；开关(8)闭合，将磁体(2)附于绝缘塑料板(10)沿着刻度尺(9)向转子(1)方向移动，当转子(1)开始转动时记录磁体(2)靠近转子(1)方向的表面对应刻度尺(9)的位置，以及记录弹簧秤(11)读数；磁体(2)在向转子(1)移动过程完成5-10个实验数据记录，直到磁体(2)靠近转子(1)距离为大于0.5cm或者弹簧秤(11)读数达到最大量程为止；由实验数据绘出转子(1)距磁体(2)的间距与磁力矩的关系图像，也就是随着磁体(2)与转子(1)相对距离变小，转子(1)的磁力矩增大的定性规律。4.根据权利要求1所述的控制电机转速的一种演示装置与方法，其特征在于：实验2——磁体控制电机转速演示，实验时，先解除转子轴(4)上的细绳，并在转子轴(4)上固定一彩色纸片(13)，重复上面实验1的过程，也就是随着磁体(2)距转子(1)相对距离变小，转子(1)上的彩色纸片(13)转速增大的定性规律。2CN106898214A说明书1/3页控制电机转速的一种演示装置与方法技术领域[0001]本发明专利涉及演示磁力控制转速的装置与方法，属于物理教学实验仪器领域。背景技术[0002]在大学物理或中学物理课中，安培力是一个重要的内容，安培力的应用更是大家关注的内容。多年来，为帮助学生正确理解安培力和应用安培力，配合教学设置的一些演示实验，如矩形线圈的安培力演示实验，直流电动机，以及本专利发明人设计的安培力的微观机理实验仪等，以往演示实验磁体相对转子位置不变，以往电机调速演示实验中改变电机输入电压，控制转子转速是靠控制输给转子的电流强度的改变而改变，也就是需改变电阻容易造成开关接触不良的现象，缺少对变磁场的安培力演示实验，如何实现变磁场的安培力演示实验且效果明显，构造简单、成本低，且符合大学低年级与高