华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心
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第五届科普创新大赛优秀作品展示

发布日期:2026-05-13    作者:     来源:     点击:

一、强磁场科普讲解视频

参与人员:李敏

指导老师:韩一波

作品介绍:本作品以华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心为拍摄对象,通过实景讲解、模型展示与动画科普,系统介绍强磁场科学原理、中心建设历程、技术突破与应用价值。视频以通俗语言解读“100T强磁场”这一国之重器,展现我国从被国外“卡脖子”到实现94.8T亚洲第一、71.36T平顶磁场世界纪录的自主创新之路。内容涵盖基础科研、高端制造、医疗健康等领域,突出强磁场在电磁成型、高场磁共振、磁控胶囊机器人等场景的实用价值,兼具科学性、观赏性与科普性,向公众展现中国大科学装置的硬核实力与科技担当。

二、霍尔接近开关

参与人员:王建锋、吴灿蕾

指导老师:张涛

作品介绍:霍尔接近开关是基于霍尔效应制成的一种磁敏开关式传感器,它能将磁信号转换为开关电信号(高电平/低电平),常用于检测磁场的有无、物体的位置或运动状态。其核心原理是霍尔效应,通过霍尔元件感应外部磁场,产生霍尔电压,对霍尔电压进行放大等信号处理,实现输出端的电压为高低电平,并通过LED灯的亮灭来展示效果。实际效果为,当两面纸板相互靠近时,贴于上纸板的三块磁铁依次靠近下纸板上的霍尔接近开关,LED灯就会依次亮起,其过程与笔记本电脑闭合熄屏类似,这里的熄屏效果为LED灯发光。

三、贪“磁”蛇:电磁定位交互系统

参与人员:柯昌徽、刘京阳

指导老师:曹全梁

作品介绍:本装置是一款将电磁定位原理融入趣味挑战的科普互动作品,玩家只需移动磁铁,靠近目标位置,即可获取积分,在游戏中直观感受磁场“指路”的奥秘。作品基于磁偶极子模型,搭建了磁传感器阵列,多个传感器协同感知空间中的磁场强度,再通过定位算法实时解算,精准获取磁铁在三维空间中的坐标。整个装置结构简易、原理清晰,生动展示了基于磁源的电磁定位如何从测量磁场到锁定位置,将抽象的电磁概念转化为看得见、玩得懂的交互体验。

四、电磁驱动软体机器人

参与人员:王杨浩哲、柯昌徽、夏良宇、王柏崴

指导老师:曹全梁

作品介绍:本作品设计并搭建了一款基于电磁驱动的软体机器人,其主体结构采用复合硅胶材料,具有良好的弹性,能够适应复杂环境。驱动机制利用电磁线圈与永磁体的磁竞争产生周期性的正负磁场,驱动磁软体靠近或远离,从而使硅胶发生形变,实现机器人运动,并可通过调节频率来实现爬行速度的控制,使机器人具备在复杂地形中自主适应的能力。

五、电磁弹射

参与人员:边刘康、梁现玉

指导老师:韩一波

作品介绍:本装置基于电磁感应原理驱动。当线圈通入电流时,其产生的感应磁场与轨道两端永磁体的极性相反,从而在弹射体前方形成吸引力、后方形成排斥力,两种电磁力协同作用,共同推动弹射物体沿轨道加速前进。

六、可调控的超导磁悬浮

参与人员:许琪、汪瑞祥

指导老师:耿建昭

作品介绍:可调控的超导磁悬浮作品利用了团队原创的超导磁通调制技术,可以在不破坏超导被动自稳定优势的前提下,实现对悬浮状态的主动调控。装置由一个闭合超导线圈、一个永磁体、一个旋转永磁阵列和其余机械结构组成。闭合超导线圈和永磁体构成主要悬浮系统,具备被动自稳定特性。旋转永磁体阵列充当行波磁通泵(可以理解为超导无线电源),通过高速旋转产生行波磁场,进而改变超导线圈内部的磁通与电流,使得悬浮永磁体的悬浮状态发生改变。

七、电磁互生仪

参与人员:王琛玥、杨呈恺

指导老师:宋运兴

作品介绍:电磁互生仪是一个直观演示电能与机械能相互转换的一体化科普装置。它基于电磁感应效应与电流的磁效应原理工作:当操作者手动驱动一侧线圈在磁场中运动时,所产生的感应电流会直接驱动另一侧线圈产生磁场,驱动小磁铁在线圈产生的磁场中运动,从而将“动-电-动”的完整转换过程浓缩于一个简洁的互动中。

八、简易电磁炮

参与人员:王琛玥、杨呈恺

指导老师:宋运兴

作品介绍:电磁炮是依靠电磁力驱动抛射物的先进动能武器,在军事防御、航天发射等领域应用前景广阔。本装置利用常见的电子元件搭建微型电磁发射结构,清晰呈现升压充电、储能、瞬时放电的完整工作流程,生动展现电磁能转化为动能的全过程。

九、彩虹光柱

参与人员:梁露瑶、张硕、李敏

指导老师:韩一波

作品介绍:彩虹光柱是基于手性分子旋光特性设计的趣味科普实验。白光以线偏振形式射入蔗糖等手性溶液圆柱容器后,光的振动面会发生偏转,产生旋光度。不同波长的光,旋光度存在差异,呈现旋光色散现象。从圆筒侧面观察,不同位置散射出不同波长的色光,随横竖位置按波长规律排布,形成螺旋彩虹色带。借助旋光色散原理,旋转起偏器或检偏器时,光路末端探测屏上会呈现多彩光影,进而形成梦幻的彩虹光晕。

十、沸水里的金鱼

参与人员:范溢雯、曾圣浩

指导老师:于海滨

作品介绍:沸水里的金鱼是一个将抽象物理学原理转化为直观现象的演示实验,旨在通过活鱼在煮沸的长颈烧瓶中仍可正常游动这一极具反差的直观现象,深刻揭示热传递中热对流产生的条件这一核心原理。实验通过精确控制在长颈烧瓶顶部加热并选用行动缓慢的活鱼,成功抑制了水因密度差引发的自然对流,同时利用水自身热传导慢的特性,在容器内创造了稳定的高温区与低温区。这一生动演示将抽象的热学原理转化为震撼的视觉体验,有力证明了在缺乏流体循环时热量传递的局限性。

十一、安培旋转仪

参与人员:胡佳康、吴友洁

指导老师:宋运兴

作品介绍:安培旋转仪是一款基于安培力原理设计的科普教具,直观展示通电导线在磁场中受力旋转的物理现象,也是电动机的核心工作原理。作品结构简洁、操作便捷,由电池、磁铁、造型铜线与发光元件组装而成,通电后,线圈在磁场作用下持续旋转,同时灯泡点亮,兼具科学性与观赏性。通过可视化实验,让观众快速理解电与磁的相互作用、左手定则及力矩产生机制,适合青少年动手体验与课堂演示,能有效激发大众对电磁学的探索兴趣,助力科学知识普及。

十二、热磁动机

参与人员:刘乙骁、陈智健

指导老师:夏正才

作品介绍:热磁动机是基于居里温度这一物理特性设计的仪器,仪器的核心是铁磁性材料的“居里温度”,对于铁磁性材料(本作品使用的是镍,其居里点为358℃),当其温度低于居里点的温度时,内部磁畴排列是有序的,具有强磁性,能够被磁铁吸引,当温度升高到居里点以上时,磁畴会变得无序,铁磁性会消失(此时显示为顺磁性),不再被磁铁吸引,从而导致转轮转动。