脚踏发电机.doc

（一） 脚踏发电机 脚踏发电机 【仪器介绍】 脚踏发电机由脚踏车内置发电机组和变压整流设备、摄像头和显示器组成 【操作与现象】 参与者坐在脚踏车上进行骑自行吃运动，当踩踏速度足够快时可以在显示器中看到自己的实时影像。 【原理解析】 脚踏发电机以人力为动力。不依赖汽、柴油等其它燃料！符合环保理念。将脚踏发电机与健身器械结合起来就变成两种功能的健身发电车。对于需要使用健身器械保持身体健康的人来说，健身的同时还可将健身娱乐消耗的能量转换为电能储存作为照明和应急电源之用是一件一举两得的事情。而且还会增加健身的趣味性。边健身边观看显示器播放的节目，就不觉得健身的枯燥和疲倦了。作为一种新型绿色能源系统，它具有结构简单、操作方便、安全可靠、老少皆宜、不受任何时间空间限制的特点。只要有人在，就可以全天候发电。 脚踏发电机，类似于水力发电和风力发电是以机械能为动力。通过发电机组将机械能转换为电能，再通过变压整流设备将电能安全地输入摄像头和显示器进行供电。 参与者通过高速踩踏自行车，可以启动发电机发电。摄像头通电后将实时摄录参与者的影像。同时将摄像头和显示器连接，可以将摄录的影像播放出来（二）超声雾化器超声雾化器应用利用超声波定向压强，使液体表面隆起，在隆起的液面周围发生空化作用，使液体雾化成小分子的气雾，使药物分子通过气雾直接进入毛细血管或肺泡，达到治疗作用。其设计独特、水箱透明、能看见工作过程；使用高品质的超声波换能器、一次性药杯、含具；具有医疗、加湿、氧吧和美容的功能；能够加强空气的质量，提高对生活环境的要求。超声雾化器原理超声雾化器利用电子高频震荡（振荡频率为1.7MHz 或2.4MHz，超过人的听觉范围，该电子振荡对人体及动物无伤害），通过陶瓷雾化片的高频谐振，将液态水分子结构打散而产生自然飘逸的水雾，不需加热或添加任何化学试剂。与加热雾化方式比较，能源节省了90%。另外在雾化过程中将释放大量的负离子，其与空气中漂浮的烟雾、粉尘等产生静电式反应，使其沉淀，同时还能有效去除甲醛、一氧化碳、细菌等有害物质，使空气得到净化，减少疾病的发生。超声雾化器用途应用于加湿器、熏香器、美容机、消毒机、浴缸造雾机、盆景、工艺品等（三） 人造火焰实验 【仪器介绍】 演示仪器是一个家用仿真壁炉加热器。 【操作与现象】 打开电源开关，打开模拟火焰开关，可以看到玻璃窗内一堆木炭燃烧起“熊熊火焰”。 【原理解析】 看到的火焰并非是实际的火焰，而是人工的方式“制造”出来的。 其中的“木炭”是塑料薄膜压制而成的。塑料板后面是红色的背灯。塑料板不同的位置厚度不同，灯光通过厚的地方看到的效果是偏暗的区域。灯光通过薄的地方看到的效果是明亮的区域。只要精心的设计好塑料板的模具，就可以逼真的呈现出燃烧的木炭的形象了。 “木炭”上面的火焰是怎么呈现的呢？ “火焰”的颜色是由背灯的颜色决定的，火焰的亮度差别是由反光点与屏幕的距离决定的。动态的火苗是由动态漫反射呈现出来的。 【知识点滴】 漫反射是投射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象当一束平行的入射光线射到粗糙的表面时，表面会把光线向着四面八方反射。所以入射线虽然互相平行，但由于各点的法线方向不一致，造成反射光线向不同的方向无规则地反射。这种反射称之为“漫反射”或“漫射”。 例如，阳光射到镜子上，迎着反射光的方向可以看到刺眼的光。如果阳光射到白纸上，无论在哪个方向，都不会感到刺眼。 原来，镜面很光滑，而看上去很平的白纸，细微之处实际是凹凸不平的。这就是利用了 漫反射（四） 电磁阻尼摆由金属板做成摆锤的单摆,当摆动过程中摆锤在磁铁两磁极间往复通过时,对摆锤面的某一局部范围而言,磁通量发生变化,因而产生感应电动势，进而产生感应电流，这就是涡电流。按楞次定律，涡电流的磁场与原磁场的作用，阻碍摆锤的运动，因此，金属摆总是受到一个阻尼力的作用，就像在某种粘滞介质中摆动一样，很快地停止下来，这种阻尼起源于电磁感应，故称电磁阻尼。若是开口摆锤，涡电流减小，阻尼作用也减小。操作说明：1、没有磁场时，让阻尼摆作自由摆动，可观察到阻尼摆经过相当长的时间才停止下来。 2、当阻尼摆在两磁极间前后摆动时，阻尼摆会迅速停止下来，说明了两极间有很强的磁阻尼。3、将带有间隙的类似梳子的非阻尼摆代替阻尼摆作上述实验，不论有没有在两磁极，其摆动都要经过较长的时间才停止下来。 电磁阻尼现象源于电磁感应原理。宏观现象即为：当闭合导体与磁铁发生相对运动时，两者之间会产生电磁阻力，阻碍相对运动。这一现象可以用楞次定律解释：闭合导体与磁体发生切割磁感线的运动时，由于闭合导体所穿透的磁通量发生变化，闭合导体会产生感生电流，这一电流所产生的磁场会阻碍两者的相对运动。其阻力大小正比于磁体的磁感应强度、相对运动速度等物理量。 电磁阻尼现象广泛应用于需要稳定摩擦力以及制动力的场合，例如电度表、电磁制动机械，甚至磁悬浮列车等。 为了简单可靠地增加系统的稳定性、抑制转子的共振峰值提出了一种新型的被动式电磁阻尼器它的结构类似于电磁轴承但无需闭环控制，采用直流电工作。通过分析发现，电磁阻尼器线圈内由于转子涡动时变化的磁场而产生的波动电流与转子位移间的相位差是产生阻尼的原因，推导了波动电流、阻尼系数的计算公式。实验结果显示该阻尼器提供的阻尼能够有效地抑制共振振幅（五） 辉光盘辉光盘利用低压气体分子在在高频强电场中激发、碰撞、电离、复合的过程，外界声音影响电场分布从而影响电子运动，在盘上显示出形状变化的荧光（六） 辉光球 辉光随手指移动起舞，产生一道道美丽的弧线，绚丽多彩光芒四射，甚是好看，好像魔法师的神秘美丽的魔术。更为奇妙是是，辉光会随着声音而变化，好像感知着这个美丽的世界，倾听着我们是声音。我顿时喜欢上了这个神奇的魔球，对它的工作原理产生了极大的好奇。在老师的讲解下及查看了相关的工作原理，我了解到辉光球又称为电离子魔幻球。它是外观为直径约15cm的高强度玻璃球壳，球内充有稀薄的惰性气体（如氩气等），玻璃球中央有一个黑色球状电极。球的底部有一块震荡电路板，通过电源变换器，将12V低压直流电转变为高压高频电压加在电极上。 通电后，震荡电路产生高频电压电场，由于球内稀薄气体受到高频电场的电离作用而光芒四射，产生神秘色彩。由于电极上电压很高，故所发生的光是一些辐射状的辉光。辉光球工作时，在球中央的电极周围形成一个类似于点电荷的场。当用手（人与大地相连）触及球时，球周围的电场、电势分布不再均匀对称，故辉光在手指的周围处变得更为明亮，产生的弧线顺着手的触摸移动而游动扭曲，随手指移动起舞。这其实是气体分子的激发、碰撞、电离、复合的物理过程，玻璃球内充有某种单一气体或混合气体，球内电极接高频压电源，手指轻轻触摸玻璃球表面，人体即为另一电极，气体在极间电场中电离、复合、而发生辉光。所以辉光球发光是低压气体（或叫稀疏气体）在高频强电场中的放电现象（七） 记忆合金水车记忆合金水车：形状记忆合金是一种特殊的功能材料，它可以记住加工好的形状，当外力或温度改变使其形状发生改变的时候，只要适当的加热就可以恢复原来的形状。该装置让所选记忆合金周期性地与高温热源和低温热源接触，形状随之周期性地变化，从而驱动水车轮的转动，形象地展示了热变为功的过程和形状记忆合金的特性和用途。该种形状记忆合金为镍钛合金，有双程记忆功能（即能记忆温度高低两种情况下的形状）可以有上百万次的变形和恢复。镍钛合金还有相当好的生物相容性，相变温度较低，约在40-50，医学上用于脊柱侧歪、骨骼畸形等的矫正。（八）尖端放电 演示目的 气体放电存在多种形式，如电晕放电、电弧放电和火花放电等，通过此演示实验观察火花放电的发生过程及条件。 原理 首先让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。这是由于电荷在导体上的分布与导体的曲率半径有关。导体上曲率半径越小的地方电荷积聚越多（尖端电极处），两极之间的电场越强，空气层被击穿。反之越少（球型电极处），两极之间的电场越弱，空气层未被击穿。当尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离时，其间的电场较弱，不能击穿空气层。而此时球型电极与平板电极之间的距离最近，放电只能在此处发生。 装置 一个尖端电极和一个球型电极及平板电极。 现象演示 让尖端电极和球型电极与平板电极的距离相等。尖端电极放电，而球型电极未放电。接着让尖端电极与平板电极之间的距离大于球型电极与平板电极之间的距离，放电在球型电极与平板电极之间发生 （九）磁悬浮列车. 操作：1、模型放在液氮中浸泡一定时间(约3分钟)，使里面的超导材料由正常态 转变为超导态。(超导态就是电阻率为零的状态). 2、将列车放置在磁轨道上，轻轻推动一下列车，给它一初速度，列车便沿着轨道无摩擦地运动起来。实验现象：列车悬浮并沿轨道前进。说明：磁悬浮列车实验是同学们最感兴趣的实验之一，因为磁悬浮列车与当今的其他高速列车相比具有无比比拟的优点：由于磁悬浮列车是轨道上行驶，导轨与机车之间不存在任何实际的接触，成为“无轮”状态，故其几乎没有轮、轨之间的摩察，时速高达几百公里。2悬浮列车可靠性大、维修简便、成本低，其能源消耗仅是汽车的一半、飞机的四分之一。3 噪音小，当磁悬浮列车时速达300公里以上时，噪声只有656分贝，仅相当于一个人大声地说话，比汽车驶过的声音还小；4由于它以电为动力，在轨道沿线不会排放废气，无污染，是一种名副其实的绿色交通工具（十）手触电池手触电池的工作原理当用双手分别按住铝板和铜板时，电流计指针偏转表明电路中产生了电流，这是因为人手上带有汗液，而汗液时一种电介质，里面含有一定量的正负离子。铝板比铜板活泼，铝板上汗液中的负离子发生化学反应，