一種磁懸浮演示裝置

劉承甲

摘 要：一種磁懸浮演示裝置，包括底板、兩個上磁鐵、圓棒、在底板的上端面一端設置豎直的平板，兩個上磁鐵磁極方向相同且間隔套裝在圓棒的外緣，在圓棒的一端制出旋轉部，其特征在于：在平板一側的底板上端面前端和后端均橫向間隔設置兩個線圈，前端的兩個線圈和后端的兩個線圈分別通過一電流調整模塊連接電源，4個線圈通電后的磁極方向均相同且與上磁鐵磁極方向相反，所述平板能滑動并靠近或遠離所述線圈。

關鍵詞：磁懸浮；磁鐵磁極；線圈；電流調整模塊；電源

中圖分類號：O441 文獻標識碼：A

本裝置的目的在于克服現有技術的不足，提供將磁懸浮軸承和磁懸浮陀螺集成在一起且磁懸浮軸承的下磁鐵磁場、磁極均可調整的一種磁懸浮演示裝置。

1.本裝置采取的技術方案

一種磁懸浮演示裝置，包括底板、兩個上磁鐵、圓棒、在底板的上端面一端設置豎直的平板，兩個上磁鐵磁極方向相同且間隔套裝在圓棒的外緣，在圓棒的一端制出旋轉部，其特征在于：在平板一側的底板上端面前端和后端均橫向間隔設置兩個線圈，前端的兩個線圈和后端的兩個線圈分別通過一電流調整模塊連接電源，4個線圈通電后的磁極方向均相同且與上磁鐵磁極方向相反，所述平板能滑動并靠近或遠離所述線圈。而且，在底板上設置十字水平儀，在底板的前端和后端的側邊上均分別安裝兩個調節螺栓。而且，平板另一側的底板端部安裝一豎直的底座，該底座遠離平板的端面上制出用于嵌裝磁鐵的凹槽，位于中心處的凹槽底面貼合的磁鐵表面的磁極方向與其外側的凹槽底面貼合的磁鐵表面的磁極方向相反。而且，底座上設置一十字水平儀，在底座前端和后端的側邊上均分別安裝有調節螺栓。而且，所述平板底面間隔設置兩個滑塊，該兩個滑塊滑動安裝在底板相對位置設置的導軌上。而且，所述電流調整模塊包括旋鈕和滑動變阻器，滑動變阻器與所述電源串聯連接后構成支路的兩端連接旋鈕的一組靜觸點，橫向設置的兩個線圈串聯連接后構成支路的兩端連接旋鈕的另一組靜觸點，旋鈕的動觸點的一個檔位為連通兩組靜觸點，旋鈕的動觸點的另一個檔位為反向連通兩組靜觸點。

2.本裝置的優點和積極效果

本裝置中，將現有的下磁鐵用線圈構成的電磁鐵取代，而且橫向的兩個線圈相互串聯后通過電流調整模塊連接電源，平板為有機玻璃制成，表面光滑并具有極低的摩擦系數。使用時，將底板放置在平臺上，通過調整螺栓的轉動使十字水平儀的氣泡位于十字正中間，然后閉合總開關，并將滑動變阻器調整到合適的阻值處，轉動旋鈕的動觸點，使前端兩個線圈和后端兩個線圈的磁極方向相同，將圓棒自上方輕輕放下，在某一位置，圓棒連同其上的上磁鐵處于懸浮狀態，調整平板的位置，推動圓棒軸向運動，然后將平板復位，觀察圓棒的運動，另外，還可以通過旋鈕的動觸點改變其中一組橫向的兩個線圈的磁極方向，觀察圓棒能否懸浮，或者調小其中一組橫向的兩個線圈的磁場強度，觀察圓棒能否懸浮，再者斷開電源后，在底座的凹槽內嵌入磁鐵，再將底板朝上使底座放置在平臺上，此時可進行磁懸浮陀螺的演示，非常的方便。

附圖說明：

3.具體實施方式

下面結合實施例，對本裝置進一步說明，下述實施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實施例來限定本裝置的保護范圍。

一種磁懸浮演示裝置，如圖1、圖2所示，包括底板12、兩個上磁鐵7、圓棒9、在底板的上端面一端設置豎直的平板4，兩個上磁鐵磁極方向相同且間隔套裝在圓棒的外緣，在圓棒的一端制出旋轉部6，本裝置的創新在于：在平板一側的底板上端面前端和后端均橫向間隔設置兩個線圈8，前端的兩個線圈和后端的兩個線圈的接線端子15分別通過線纜16和電流調整模塊21連接電源18，4個線圈通電后的磁極方向均相同且與上磁鐵磁極方向相反，所述平板能滑動并靠近或遠離所述線圈。

本實施例中，在底板上設置十字水平儀5，在底板的前端和后端的側邊的基座2上均分別安裝兩個調節螺栓1。平板另一側的底板端部安裝一豎直的底座3，該底座遠離平板的端面上制出用于嵌裝磁鐵的凹槽，如圖3所示，外側共有四個弧形凹槽13，中心處為一個圓形凹槽14，弧形凹槽內嵌裝的磁鐵的磁極方向與圓形凹槽嵌裝的磁鐵的磁極方向相反。底座上設置一十字水平儀5，在底座前端和后端的側邊的基座2上均分別安裝調節螺栓1。所述平板底面間隔設置兩個滑塊10，該兩個滑塊滑動安裝在底板相對位置設置的導軌11上，滑塊可以是外套式的設置在圓柱的導軌上，也可以使用傳統的滑塊和導軌嵌裝關系的結構。所述電流調整模塊包括旋鈕17和滑動變阻器20，滑動變阻器與所述電源串聯連接后構成支路的兩端連接旋鈕的一組靜觸點，橫向設置的兩個線圈串聯連接后構成支路的兩端連接旋鈕的另一組靜觸點，旋鈕的動觸點的一個檔位為連通兩組靜觸點，旋鈕的動觸點的另一個檔位為反向連通兩組靜觸點，上述一個檔位和另一個檔位不同的作用是使線圈中的電流反向，從而使磁極方向發生變化。

4.本裝置使用時

將底板放置在平臺上，通過調整螺栓的轉動使十字水平儀的氣泡位于十字正中間，然后閉合總開關19，并將滑動變阻器調整到合適的阻值處，轉動旋鈕的動觸點，使前端兩個線圈和后端兩個線圈的磁極方向相同，將圓棒自上方輕輕放下，在某一位置，圓棒連同其上的上磁鐵處于懸浮狀態；

調整平板的位置，推動圓棒軸向運動，然后將平板復位，觀察圓棒的運動；

通過旋鈕的動觸點改變其中一組橫向的兩個線圈的磁極方向，觀察圓棒能否懸浮；

調小其中一組橫向的兩個線圈的磁場強度，觀察圓棒能否懸浮；

斷開電源后，在底座的凹槽內嵌入磁鐵，再將底板朝上使底座放置在平臺上，此時可進行磁懸浮陀螺的演示；

本裝置中，將現有的下磁鐵用線圈構成的電磁鐵取代，而且橫向的兩個線圈相互串聯后通過電流調整模塊連接電源，平板為有機玻璃制成，表面光滑并具有極低的摩擦系數。使用時，可進行多種磁懸浮演示，而且可以讓學生直觀的觀察磁場強度、磁極方向對圓棒懸浮的影響，使用時非常方便。

參考文獻

[1]曹丕顯，吳林濤，柳杰，等.高中科學創新發明探索[M].深圳：海天出版社，2012.

[2]任隆良，谷晉騏.物理實驗[M].天津：天津大學出版社，2011.endprint