[實用新型]趨膚效應演示儀

有效

• 申請號: 201220018127.2
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN202534232U
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 姜洪喜;杜廣環;母麗華
• 申請（專利權）人: 姜洪喜;杜廣環;母麗華
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種趨膚效應演示儀，特別是涉及一種使用中空鐵磁質材料演示電磁場趨膚效應現象。?

背景技術

目前常見趨膚效應演示儀是在實心鐵質細桿的表面和頂端中心處聯接兩個完全相同的小電珠，利用實心鐵質細桿作導體傳播電磁場驅動小電珠發光，根據小電珠明暗變化演示不同頻率的電磁場在鐵質細桿內傳播時的分布情況。?

問題是在國內不少的普通物理教材和一些文獻中對于趨膚效應現象都用渦旋電流來解釋：認為趨膚效應是一種電磁感應現象，前提是假設導體內部存在交變電流，變化的電流在導體內部產生變化的磁場，變化的磁場又在導體中激發感應電動勢，產生渦旋電流，并且感應電動勢與渦流之間有相位差存在。這種渦流與原來電流疊加的結果總是增大導體邊緣的電流密度，同時使導體內部的電流密度減小，隨著電流的頻率增大產生明顯的趨膚現象。這種模型雖然簡單直觀，但在理論上是不確切的，也容易對趨膚效應產生誤解，建立一個錯誤的模型：輸入電流頻率越大，趨膚效應現象越明顯，認為只有在高頻時才會發生趨膚效應，低頻時不發生；認為交變電流產生的趨膚效應是一種電流從導體的軸線開始逐漸向外表皮集中的效應，而與實際的形成過程恰好相反。目前的演示儀器沒能有效解決上述誤解。?

發明內容

為了克服現有的趨膚效應演示儀器的缺陷和不足，本實用新型提供一種趨膚效應演示儀，該演示儀采用中空式的結構，在鐵磁質圓杯杯底部中心固定鐵質細桿，分別在鐵杯外壁和細桿頂端固定相同小電珠，再用絕緣支架固定鐵杯，細桿，通過插頭與可調諧交變電流輸出平臺聯通。利用可調諧交變電流輸出平臺輸出不同頻率交流電，通過鐵磁質圓杯和鐵質細桿傳播電磁場。根據二個完全相同小電珠明暗變化可判斷出不同頻率的電磁場在鐵杯和細桿中分布情況，繼而演示趨膚效應與頻率間關系。?

本實用新型解決問題所采用的技術方案是：演示儀器由磁導率很大的鐵磁質材料圓杯、兩根橫截面較小的鐵質細桿、絕緣固定支架、二個完全相同小電珠和可調諧交變電流輸出平臺組合而成。演示儀器結構由上而下分別是：兩支完全相同固定在絕緣支架上的鐵杯、鐵質細桿固定在鐵杯內的底部中心，二者一體化；兩只完全相同的小電珠分別固定在鐵杯的外壁?上和鐵質細桿頂端。通過插頭與可調諧交變電流輸出平臺連接。采用圓杯形鐵磁質材料相當于大截面導線，因此即使輸入電流頻率相對較低時也會發生趨膚效應現象，不只是高頻時才會發生。圓型鐵杯內部中空，可切斷渦流，電流無法從導線的軸線逐漸向鐵杯外表皮集中，避免造成趨膚效應是交變電流從導線的軸線開始逐漸向外表皮集中的假象。?

本實用新型的有益效果是：可以直觀演示不同頻率的電磁場在鐵磁質中傳播時的分布規律，結構簡單，演示實驗現象明顯，反映的物理過程更加直觀、清晰、全面，可加深對趨膚效應的理解。?

附圖說明

圖1是趨膚效應演示儀示意圖。?

圖中：1-圓型鐵杯，2-小電珠一，3-鐵質細桿，4-插頭，5-絕緣固定支架，6-可調諧交變電流輸出平臺，7-小電珠二。?

具體實施方式

在圖1中，該裝置結構由上而下分別是：兩支完全相同的圓型鐵杯1固定在絕緣支架5上、兩只完全相同的小電珠一和小電珠二分別聯接在圓型鐵杯1的外壁上和鐵質細桿3頂端。通過插頭4與可調諧交變電流輸出平臺6連接。利用可調諧交變電流輸出平臺輸出不同頻率交流電，用鐵磁質圓杯和鐵質細桿傳播電磁場。通過二個完全相同小電珠明暗變化可判斷出電磁場在鐵杯和細桿中分布情況，繼而演示趨膚效應與頻率間關系。?