CN105489096A

CN105489096A - 一种物理热磁发电实验仪

Info

Publication number: CN105489096A
Application number: CN201610085017.0A
Authority: CN
Inventors: 杨亦非
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2016-04-13

Abstract

一种物理热磁发电实验仪，其特征在于包括分体式软磁体转子、压缩气驱动机构、感应加热机构和液氮速冷机构。在工作的过程中，分体式软磁体转子在压缩空气的推动作用下不停的旋转，每一个软磁铁都会被平面感应器快速加热而后被液氮快速冷却，在快热快冷的过程使得软磁体周围磁场发生变化并使得感应线圈感应出电流。本实验装置直观的展示了物理学中电磁感应发热和热磁感应发电两个重要的原理，能够使得学生更好地学习知识点，提高学习效率。

Description

一种物理热磁发电实验仪

技术领域

本发明涉及高中物理实验领域，具体地说是一种物理热磁发电实验仪。

背景技术

热磁现象是指软磁体受热后温度超过居里点，由铁磁体变成顺磁体，磁性急剧减小；当其冷却后温度降到居里点以下，又由顺磁体变回铁磁体而磁性急剧增大的现象。利用这种现象可以研究出热磁发动机和热磁发电机，分别将热能转化成电能和机械能。目前，在高中物理课本中有关于磁电转换的知识是非常重要的一部分内容，然而大多数学校却没有相关的实验设备，学生由于缺乏对知识点的直观认识，对一些公式定理只能死记硬背，学习效果较差。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种物理热磁发电实验仪。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种物理热磁发电实验仪，其特征在于包括分体式软磁体转子、压缩气驱动机构、感应加热机构和液氮速冷机构；分体式软磁体转子，主要包括第一软磁体（4a），第二软磁体（4b），第三软磁体（4c），第四软磁体（4d），第五软磁体（4e），第六软磁体（4f），第七软磁体（4g）和第八软磁体（4h），软磁体为铁硅合金，在其外表面上通过扇叶固定螺钉（2）固定有驱动扇叶（1），同时全部软磁体通过螺钉固定在底座（22）上，相互的软磁体之间安装有隔热片（3），底座通过主轴（9）和深沟球轴承（10）安装在密封罐（21）底部主轴安装槽内，密封罐（21）顶部安装有密封盖（12），二者之间通过第一卡扣（13a），第二卡扣（13b）和第三卡扣（13c）相连接，密封罐与密封盖的连接面加工有密封槽（20），密封槽内安装有O型橡胶密封圈；压缩气驱动机构包括密封罐（21）外表面上的压缩空气进气口（15）和安装在密封罐内表面的第一压缩气喷嘴（7a），第二压缩气喷嘴（7b），第三压缩气喷嘴（7c）以及抽真空用的第一空气泄气管(14a)和第二空气泄气管(14b)，空气进气口和外围的压缩空气气源相连接，空气泄气管与外围的吸气设备相连接；感应加热机构主要包括安装在密封罐（21）密封腔体内的平面感应器（6），平面感应器形状为扇形，分为上下两部分，上部分安装在所述密封罐内表面上部，安装高度比驱动扇叶（1）上表面高2mm,下部分的安装在密封罐底部的凹槽内，安装高度比驱动扇叶（1）下表面低2mm，平面感应器之间通过感应器电缆（16）连接成电流回路并通过接线柱（16a）与外围电路相连接；液氮速冷机构主要包括安装在密封罐（21）内部的第一液氮喷嘴（8a），第二液氮喷嘴（8b）和第三液氮喷嘴（8c）以及安装在所述密封罐（21）外部的液氮喷口（23）、第一氮气泄气管（18a）和第二氮气泄气管（18b）。

本发明的一种物理热磁发电实验仪与现有技术相比所产生的有益效果是：

(1)采用压缩空气作为动力，既能够驱动转子旋转实现软磁体的速冷和速热，又可以作为一种恒定温度的温度调节剂，加速软磁体的升温和降温。（2）采用电磁感应原理，通过平面感应器内高频的电流频率变化使得软磁体内产生涡流，通过涡流实现对软磁体的快速加热，这样就保证了软磁体能够快速的旋转，进而保证了发电频率。（3）设计有液氮速冷机构，能够实现对软磁体的急速降温，同样保证了软磁体能够快速的旋转，也保证了发电频率。

附图说明

附图1是本发明结构转子斜视图；

附图2是本发明结构俯视图；

附图3是本发明结构主视剖面图；

附图4是本发明结构斜视图；

附图5是本发明结构左视图；

附图6是本发明结构密封罐斜视图。

图中：1、驱动扇叶，2、扇叶固定螺钉，3、隔热片，4a、第一软磁体，4b、第二软磁体，4c、第三软磁体，4d、第四软磁体，4e、第五软磁体，4f、第六软磁体，4g、第七软磁体，4h、第八软磁体，5a、第一线圈，5b、第二线圈，5c、第三线圈，5d、第四线圈，5e、第五线圈，5f、第六线圈，5g、第七线圈，5h、第八线圈，6、平面感应器，7a、第一压缩气喷嘴，7b、第二压缩气喷嘴，7c、第三压缩气喷嘴，8a、第一液氮喷嘴，8b、第二液氮喷嘴，8c、第三液氮喷嘴，9、主轴，10、深沟球轴承，11、电刷，12、密封盖，13a、第一卡扣，13b、第二卡扣，13c、第三卡扣，14a、第一空气泄气管，14b、第二空气泄气管，15、压缩空气进气口，16、感应器电缆，16a、接线柱，17a、第一地脚，17b、第二地脚，17c、第三地脚，18a、第一氮气泄气管，18b、第二氮气泄气管，19、导电柱，20、密封槽，21、密封罐，22、底座，23、液氮喷口。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的作以下详细说明。

如附图所示，一种物理热磁发电实验仪，其特征在于包括分体式软磁体转子、压缩气驱动机构、感应加热机构和液氮速冷机构；分体式软磁体转子，主要包括第一软磁体4a，第二软磁体4b，第三软磁体4c，第四软磁体4d，第五软磁体4e，第六软磁体4f，第七软磁体4g和第八软磁体4h，软磁体为铁硅合金，在其外表面上通过扇叶固定螺钉2固定有驱动扇叶1，同时全部软磁体通过螺钉固定在底座22上，相互的软磁体之间安装有隔热片3，底座通过主轴9和深沟球轴承10安装在密封罐21底部主轴安装槽内，密封罐21顶部安装有密封盖12，二者之间通过第一卡扣13a，第二卡扣13b和第三卡扣13c相连接，密封罐与密封盖的连接面加工有密封槽20，密封槽内安装有O型橡胶密封圈；压缩气驱动机构包括密封罐21外表面上的压缩空气进气口15和安装在密封罐内表面的第一压缩气喷嘴7a，第二压缩气喷嘴7b，第三压缩气喷嘴7c以及抽真空用的第一空气泄气管14a和第二空气泄气管14b，空气进气口和外围的压缩空气气源相连接，空气泄气管与外围的吸气设备相连接。感应加热机构主要包括安装在密封罐21密封腔体内的平面感应器6，平面感应器形状为扇形，分为上下两部分，上部分安装在所述密封罐内表面上部，安装高度比驱动扇叶1上表面高2mm,下部分的安装在密封罐底部的凹槽内，安装高度比驱动扇叶1下表面低2mm，平面感应器之间通过感应器电缆16连接成电流回路并通过接线柱16a与外围电路相连接。液氮速冷机构主要包括安装在密封罐21内部的第一液氮喷嘴8a，第二液氮喷嘴8b和第三液氮喷嘴8c以及安装在所述密封罐21外部的液氮喷口23、第一氮气泄气管18a和第二氮气泄气管18b。

在工作的过程中，首先将空气进气口15和外围的压缩空气气源相连接，空气泄气管14a和14b与外围的吸气设备相连接。以第一软磁体4g为例，如附图1所示，在设备未运行前，4g处于压缩空气进气口位置，打开气源后，压缩气喷嘴喷出压缩空气推动驱动扇叶1旋转，当4g转动至平面感应器6之下时，在电磁感应的作用下被迅速加热，此后4g转动至第一空气泄气管14a和第二空气泄气管14b处，两片驱动扇叶之间的高温空气被外接的吸气设备吸走，然后当4g转至液氮喷嘴处被喷出的液氮冷却而急速降温，此后4g继续转动至氮气泄气管处，两片驱动扇叶之间的氮气被吸气设备吸走，最后4g转回初始位置，完成一次发电过程。在这个旋转的周期内，软磁体4g的温度经历了快速升高和快速降低的过程，在温度变化的同时其周围的磁场也由强变弱再变强的过程，而磁场的变化使得安装在软磁体中间的感应线圈产生电荷，并通过导电柱19导出，完成发电过程。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域技术人员可以在本发明的指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims

1.一种物理热磁发电实验仪，其特征在于包括分体式软磁体转子、压缩气驱动机构、感应加热机构和液氮速冷机构。

2.根据权利要求1所述的一种物理热磁发电实验仪，其特征在于所述的分体式软磁体转子，主要包括第一软磁体（4a），第二软磁体（4b），第三软磁体（4c），第四软磁体（4d），第五软磁体（4e），第六软磁体（4f），第七软磁体（4g）和第八软磁体（4h），所述的软磁体为铁硅合金，在其外表面上通过扇叶固定螺钉（2）固定有驱动扇叶（1），同时全部软磁体通过螺钉固定在底座（22）上，相互的软磁体之间安装有隔热片（3），所述的底座通过主轴（9）和深沟球轴承（10）安装在密封罐（21）底部主轴安装槽内，所述的密封罐（21）顶部安装有密封盖（12），二者之间通过第一卡扣（13a），第二卡扣（13b）和第三卡扣（13c）相连接，密封罐与密封盖的连接面加工有密封槽（20），所述的密封槽内安装有O型橡胶密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种物理热磁发电实验仪，其特征在于所述的压缩气驱动机构、包括安装在权利要求2所述的密封罐（21）外表面上的压缩空气进气口（15）和安装在密封罐内表面的第一压缩气喷嘴（7a），第二压缩气喷嘴（7b），第三压缩气喷嘴（7c）以及抽真空用的第一空气泄气管(14a)，和第二空气泄气管(14b)，所述的空气进气口和外围的压缩空气气源相连接，所述的空气泄气管与外围的吸气设备相连接。

4.根据权利要求1所述的一种物理热磁发电实验仪，其特征在于所述的感应加热机构，主要包括安装在权利要求2所述密封罐（21）密封腔体内的平面感应器（6），所述的平面感应器形状为扇形，分为上下两部分，上部分安装在所述密封罐内表面上部，安装高度比权利要求2所述的驱动扇叶（1）上表面高2mm,下部分安装在密封罐底部的凹槽内，安装高度比权利要求2所述的驱动扇叶（1）下表面低2mm，所述的平面感应器之间通过感应器电缆（16）连接成电流回路并通过接线柱（16a）与外围电路相连接。

5.根据权利要求1所述的一种物理热磁发电实验仪，其特征在于所述的液氮速冷机构主要包括安装在权利要求2所述密封罐（21）内部的第一液氮喷嘴（8a），第二液氮喷嘴（8b）和第三液氮喷嘴（8c）以及安装在所述密封罐（21）外部的液氮喷口（23）、第一氮气泄气管（18a）和第二氮气泄气管（18b），所述的液氮喷口（23）与外围的盛装液氮的钢瓶相连。