方案設計了一種基于浮子式的直線驅(qū)動遠海海浪發(fā)電裝置,實驗中利用直線往返電機、半圓柱體泡沫塊、水波擋板等模擬遠海的海浪。運用直線驅(qū)動發(fā)電裝置進行發(fā)電,減少能量在傳輸過程中的損耗。通過兩個感應線圈串聯(lián)然后探究線圈距離與強磁鐵數(shù)量之間的最佳匹配數(shù)值及對發(fā)電效果的影響,最終獲得數(shù)據(jù)并制造出能夠穩(wěn)定發(fā)電的裝置。同時,在數(shù)據(jù)監(jiān)測方面還加入了LED燈、數(shù)字顯示屏、數(shù)碼管等進行精確的數(shù)據(jù)測量。最后,本裝置利用多按鍵式人機互動的方法,使得裝置可以作為教具在高中課堂中進行教學,也可以作為科技展示作品,為大眾介紹海浪發(fā)電、能量轉(zhuǎn)換的概念。 

【文章來源】：大學物理實驗. 2019,32(04)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

裝置圖

圈產(chǎn)生感應電動勢。ε=∮LE·dl=－?S?B?t·ds在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，利用強磁鐵穿過線圈時，只利用到強磁鐵一端磁感應強度較強的區(qū)域穿過線圈，另外一端卻沒有利用到。因此，為了更好的利用條形強磁磁場的特點，將強磁鐵兩端同時穿過兩個串聯(lián)線圈，使其產(chǎn)生的感應電動勢疊加，如圖2所示。達到最佳的發(fā)電效果。圖2發(fā)電位置的探究實驗中通過固定兩個線圈的距離，利用強磁在線圈中運動，尋找一個位置使得強磁鐵運動的過程中，通過線圈1時，磁通量增加產(chǎn)生感應電動勢，同時線圈2的磁通量減少產(chǎn)生感應電動勢，這兩個電動勢同一時間方向相同，通過串聯(lián)電路進行疊加。在上述實驗探究之后，我們設計了以下裝置，通過泡沫浮標上下運功，改變線圈中的磁通量的大小，從而產(chǎn)生感應電動勢。裝置整體為柱形，整個裝置分可為兩個部分，內(nèi)部浮動裝置和外殼部分。浮動裝置底部用一個浮標支撐整個浮動裝置，其中間有一連接裝置，連著中部的硬桿，連接裝置使得浮標可在硬桿下自由轉(zhuǎn)動以適應海浪的浮動。硬桿的上端為一平臺，其上面放置一塊強磁鐵。外殼呈中空的長方體，外殼上固定有兩個線圈，兩線圈間放置由中空的泡沫隔板，中間可讓強磁鐵上下浮動切割磁感線。圖3為發(fā)電裝置示意圖。圖3發(fā)電裝置示意圖1．3線圈距離、強磁個數(shù)［8］對發(fā)電電壓的影響兩個線圈之間的距離會對發(fā)電的電壓產(chǎn)生影響，如果線圈之間的距離過大，在滿足本實驗的改變兩個線圈的磁通量變化的要求時，則需要較多的強磁個數(shù)，然而強磁［9］數(shù)量越多，則會增大自身的重力，根據(jù)能量守恒定律［10］，波浪能量一定，質(zhì)量越大，獲得速度越小，從而導致浮子上下的速率降低，速率降低則會導致磁通量變化率減?

鮮鍪笛樘驕恐?螅?我們設計了以下裝置，通過泡沫浮標上下運功，改變線圈中的磁通量的大小，從而產(chǎn)生感應電動勢。裝置整體為柱形，整個裝置分可為兩個部分，內(nèi)部浮動裝置和外殼部分。浮動裝置底部用一個浮標支撐整個浮動裝置，其中間有一連接裝置，連著中部的硬桿，連接裝置使得浮標可在硬桿下自由轉(zhuǎn)動以適應海浪的浮動。硬桿的上端為一平臺，其上面放置一塊強磁鐵。外殼呈中空的長方體，外殼上固定有兩個線圈，兩線圈間放置由中空的泡沫隔板，中間可讓強磁鐵上下浮動切割磁感線。圖3為發(fā)電裝置示意圖。圖3發(fā)電裝置示意圖1．3線圈距離、強磁個數(shù)［8］對發(fā)電電壓的影響兩個線圈之間的距離會對發(fā)電的電壓產(chǎn)生影響，如果線圈之間的距離過大，在滿足本實驗的改變兩個線圈的磁通量變化的要求時，則需要較多的強磁個數(shù)，然而強磁［9］數(shù)量越多，則會增大自身的重力，根據(jù)能量守恒定律［10］，波浪能量一定，質(zhì)量越大，獲得速度越小，從而導致浮子上下的速率降低，速率降低則會導致磁通量變化率減小，從而使得感應電動勢降低。EP=12m磁v2其中，EP為海浪起伏的勢能，m磁是強磁的總質(zhì)量，而線圈之間的距離過小，一方面滿足不了本實驗的要求，即當強磁鐵運動時，線圈1的磁通量增加，而線圈2的磁通量減少才能使得兩個線圈感應電動勢方向相同，進行感應電動勢的疊加，反而會導致兩個線圈之間產(chǎn)生的感應電動勢［11］方向相反，相互抵消以及會產(chǎn)生互感現(xiàn)象，導致感應電動勢降低。另一方面，強磁鐵的數(shù)量減少，會導致單位時間內(nèi)通過線圈的磁通量減小，從而感應電動勢降低。E=nΔφΔt因此，需要通過實驗才可得知線圈的距離與強磁數(shù)量的最優(yōu)匹配數(shù)值。1．4

【參考文獻】：
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