一种交流发电机原理演示仪技术领域
本发明涉及一种中学物理演示仪，具体地讲，涉及一种交流发电机原理演示仪。
背景技术
交流发电机是中学物理中电磁感应定律的一种应用。中学物理所学习的交流电的
产生原理为：当闭合线圈在磁场中绕垂直于磁感线的轴线做匀角速度转动时，闭合线圈的
磁通量发生变化产生感应电动势，从而在闭合线圈中产生感应电流。电流的方向只取决于
线圈转动的角度ωt，线圈顺时针转动一周的过程中，每经过一次中性面电流的方向改变一
次，一个周期变化两次。
在中学的课程标准中要求学生知道交流电的产生原理及电流方向的变化。中学教
材中通过讲解交流发电机的原理解释交流电的产生原理，并以图解法分步讲解闭合线圈的
转动、线圈中磁通量的变化、根据楞次定律判断电流方向的变化几个过程。但是交流电的概
念过于抽象，不易于理解，学生不能一一理解上述抽象的概念及物理过程。在实际课堂教学
中，教师多采用图解法来教学，但此方法过于简单，不能展示物理变化过程，学生在学习过
程中无法形象直观的看到线圈平面转动到不同位置时线圈内感应电流方向的变化，并且不
能透彻理解并掌握这一物理过程。传统教学中的图解讲授法效率低，不直观，演示效果差，
学生学习效果不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种交流发电机原理演示仪，安装简单易操作，
将抽象的物理变化过程转变的更加直观、形象，克服了传统演示仪器现象不直观、演示效果
差、难以讲解的弊端。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：
一种交流发电机原理演示仪，其特征是:通过采用LED流水灯演示电流方向的变化，通
过控制电路对LED流水灯进行控制，根据线圈与磁场的角度关系，改变LED流水灯的流动方
向，展示磁通量变化与感应电流方向之间的关系，将复杂的物理原理直观形象化，大大提高
交流发电机原理的课堂演示效果，增强学生的理解。
作为对本技术方案的进一步限定，所述的展示板及其底座的材料为硬质泡沫板。
作为对本技术方案的进一步限定，线圈与展示板通过转轴连接。
作为对本技术方案的进一步限定，控制电路由感应开关模块、流水灯控制模块两
部分组成。控制电路由感应开关模块确定线圈位置，然后通过单片机来控制LED流水灯的变
化。
作为对本技术方案的进一步限定，感应开关为霍尔感应开关。
作为对本技术方案的进一步限定，线圈顶部中心垂直线圈平面方向上设置有两个
与霍尔感应开关对应的永磁体。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明组成结构简单，便于携带，
操作方便，易于教师在课堂教学中使用，并且在授课过程中，利用LED流水灯展示电流方向，
并通过控制电路控制LED流水灯流动方向的变化来表现线圈在转动过程中线圈平面与磁场
方向的角度变化引起线圈内部的电流方向是如何变化的，在展示过程中，学生可以清楚直
观的看到线圈中产生的感应电流的方向随线圈平面转动而发生变化，便于学生学习交流发
电机的原理，并且更加透彻的理解楞次定律、感应电流之间的关系以及交变电流这一概念。
附图说明
图1为本发明优选实施例的装置示意图。
图中，1、展示板，2、线圈，3、LED流水灯，4、永磁体，5、控制电路，6、转轴。
图2为本发明优选实施例的控制电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细说明。
参见图1，所述展示板1中空位置设置有线圈2，线圈2上安装有LED流水灯3，线圈顶
部与线圈平面垂直方向两端设置有两个永磁体4，展示板1顶部设置有控制电路5。
所述永磁体4为圆形钕铁硼永磁磁铁。
所述控制电路5包括流水灯控制模块、感应开关模块。
所述感应开关模块包括霍尔开关、永磁体4。
所述流水灯控制模块包括单片机、电源。
本发明的工作流程为：接通演示仪电源，手动旋转线圈2，线圈2切割磁感线，根据
展示板1上的磁场方向，可以判断线圈2中磁通量的增减变化，根据电磁感应定律可知线圈2
产生感应电动势和感应电流，通过楞次定律可以判断感应电流的方向，控制电路5中的流水
灯控制模块控制LED流水灯3 点亮并向所产生电流的方向流动；当线圈2平面转至与展示板
平面垂直时，永磁体4靠近霍尔开关，永磁体4的磁场作用于霍尔开关，使霍尔开关产生电流
信号，控制电路5接收到该信号后，通过单片机控制LED流水灯流动方向的改变，从而表示感
应电流方向的变化；线圈2绕转轴旋转一周，永磁体4上的两个磁铁各经过霍尔开关1次，实
现线圈旋转一周感应电流方向变化2次的演示效果。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的
普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保
护范围。