组合式多功能电机教具的制作及运用

刘 辉 汪志荣

(安徽师范大学物理与电子信息学院,安徽 芜湖 241002)

自制教具服务于课堂教学,需要与教科书介绍原理的插图相似．[1]而电动机与发电机的基本原理图具有一致性,因此可以考虑统筹设计和制作教具,实现两种功能兼顾,[2]这样既可以促进学生理解,也能让学生进一步体会电动机与发电机之间的内在联系．有人提出利用环形磁铁、线圈及灵敏电流计等制作教具进行演示,如无换向器结构的通电线圈在磁场中摆动和有换向器结构的通电线圈在磁场中持续转动现象,以及直流发电机和交流发电机的工作过程等,但因为线圈转动摩擦较大,转速不够快,难以点亮小灯泡;[3]为增强效果,采用长方形强铷磁铁、漆包线、铜片等材料制作电机教具,但教具结构封闭且相对固定,不利于拆解观察内部结构和开展自主实验探究活动．[4]以下自制组合式直流电动机与发电机一体化教具,不仅有利于认识直流电动机、直流发电机和交流发电机的工作原理,同时在结构上便于拆解和组装,能够直观展示它们的内在结构．

图1 通电线圈受力分析图

图2 直流电动机原理示意图

图3 发电机原理示意

1 教具结构设计与制作

本装置主要由底板、磁铁、线圈、电刷、转动盘5个部分构成,结构如图4．为便于拆解和组装,5个部分结构相互独立．具体结构设计如下．

图4 组合式多功能电机教具结构图

1.1 底板结构

底板由长50 cm,宽40 cm,厚1 cm的木板制作,如图5,它是整个教具的……