自感现象演示器的制作方法

文档序号:2605097
专利名称:自感现象演示器的制作方法
技术领域
本实用新型属于物理电学教学仪器,特别是涉及自感现象演示的物理教学仪器,尤其是用电流表显示通、断电自感电流的大小、方向和变化情况的自感现象演示器。
现普遍使用并被高中物理教材和理工科大学电磁学教程引用的自感现象演示器用两个电路分别演示通电和断电自感现象,用灯泡作显示器件。演示通电自感现象的电路是由电阻和线圈分别串联小灯泡组成两个支路再并联,由直流电源供电,通电后L支路灯泡比R支路灯泡亮得稍慢,该电路对断电后出现的自感现象显现不出来。演示断电自感现象的电路是由小灯泡与线圈并联后由直流电源供电,该电路无法显示通电后出现的自感现象,电路断开可见灯泡猛亮一下后熄灭。这种用两个电路演示自感现象的方法往往会使学生产生一个电路只能出现一种自感现象的错觉,不能准确地表现自感现象;旧式仪器在演示通电自感现象时由于两灯泡达到最亮的时间差很短,学生看不出L支路灯泡是逐渐亮起来的;演示断电自感现象时从断电到灯泡熄灭所用时间小于人眼所能分辨的时间值,学生看不出灯泡是在断电后熄灭的,只是看到灯泡猛亮一下后熄灭,而实验的目的是让学生看出断电后灯泡逐渐变暗、熄灭,以证明电路中还有逐渐减小的电流,断电后灯泡的猛亮还会给学生造成断电自感的作用是使电流增大一下的错觉;在演示过程中需要更换电源、线圈和接头,使操作麻烦、费时;因观察自感现象的目的是要观察电路中的电流的大小方向和变化情况,灯泡的亮度并不与自感电流的大小成正比,因而不能准确反映出自感电流的大小;电路中电流的流向也能从一个侧面反映自感现象,而灯泡不能指示电流方向;小灯泡正常发光的电流在为300mA左右,当流过灯泡的电流小于100mA时灯泡已熄灭,而自感电流仍然存在并不断减小,灯泡的发光不能反映自感现象的全过程;演示断电自感现象时电路中的电能来自于线圈中储存的少量磁能,因此,仪器只能选用很小功率的灯泡作显示器件,因灯光微弱不能满足课堂演示时学生观察的需要;旧式仪器的上述缺点给教和学都带来了困难。
本实用新型的目的是提供一种自感现象演示器,用一个电路演示通电和断电自感现象,用电表作显示器件指示自感电流的大小、方向和变化情况,能显示微小电流以反映自感现象的全过程,自感现象明显,可见度大,电路简单,操作简单的自感现象演示器。
本实用新型的目的是这样实现的一种自感现象演示器,其特征在于在一个L形框架上,L形框架的竖直面的外面上装有两个检流表和开关S,在L形框架的水平面上装有电感线圈L、电阻R和电池E,其电路为电池的一极连接开关一端,开关另一端连接两检流表的一端,两个检流表中的一只的另一端连接电感L一端,另一只检流表的一端连接电阻一端,电感和电阻另一端连接电池的另一端。
检流表采用可双向摆动指示电流方向的电流表。
L形框架的竖直面外面的演示板上,有由检流表、开关S的实物和电感线圈L、电阻R和电池E的图形符号组成的R、L两并联支路的自感现象演示电路图。
本实用新型的优点是本实用新型实现了只用一个电路能够演示通电和断电的两种自感现象;并能显示电流方向;能反映自感现象的全过程;通电后L支路电流增加慢,断电后自感电流持续时间长;操作简单,只有开和关两个动作;电路简单,消除了不利于学生理解自感现象的干扰因素,突出了自感现象的本质;不需使用高压电源,一节5号干电池即可供电;元件为学生熟知、可见度大、一体化、重量轻、制作成本低。


图1为自感现象演示器演示板正面与其上的演示电路图图2为自感现象演示器的侧视图
图1为所述演示器演示板正面L、R支路电表位置与演示电路图沿竖直方向固定于底坐上的演示板的正面有电流表表盘和表示电路结构的醒目电路图,背面有通过两电流表接线柱分别串联线圈和电阻的两支路并联,由一节干电池串联一开关供电的实物电路。两电表上下靠近,电流表能显示微小电流,表针双向摆动,表盘及表针大小满足课堂观察的需要。通过选取合适的L、R、R及电表的内阻和量程,使线圈中产生的自感电动势在通电后L支路电流相对于R支路电流缓慢增大,断电后R、L并联形成的回路中自感电流缓慢减小。
图1为所述演示器演示板正面L、R支路电表位置与演示电路图,图2为所述演示器的侧视图,固定于演示板上的各元件从上到下的位置依次为L支路电表、R支路电表、电池合、线圈与接入电路的导线、底坐。
图1固定在底坐上的演示板上正面为电表表盘和醒目电路原理图,背面固定装有5号电池的电池合、单刀开关、电阻与正面电路图中各元件符号相应,用导线电连接各元件。两电表采用120mm*100mm大小,中间值为零,双向摆动,表针上贴4mm*55mm红色薄塑料纸,表盘为白色背景,每侧各有长短黑色均匀刻度,电表固定在演示板上
图1位置;线圈固定在底坐上。通过选取合适的L、R、R及电表的内阻和量程达到如下的演示效果。
演示通电自感现象,电路接通,R支路表针立即偏转到最大值(满刻度),L支路表针缓慢达到最大值(满刻度);演示断电自感现象,电路断开,L支路表针直接缓慢回零。R支路表针立即跳到反向最大(满刻度),再与L支路表针幅值相等,方向相反,同时回零。
权利要求1.一种自感现象演示器,其特征在于在一个L形框架上,L形框架的竖直面的外面上装有两个检流表和开关,在L形框架的水平面上装有电感线圈、电阻和电池,其电路为电池的一极连接开关一端,开关另一端连接两检流表的一端,两个检流表中的一只的另一端连接电感L一端,另一只检流表的一端连接电阻一端,电感和电阻另一端连接电池的另一端。
2.根据权利要求1所述的自感现象演示器,其特征在于检流表采用可双向摆动指示电流方向的电流表。
3.根椐权利要求1所述的自感现象演示器,其特征在于L形框架的竖直面外面的演示板上,有由检流表、开关的实物和电感线圈、电阻和电池的图形符号组成的R、L两并联支路的自感现象演示电路图。
专利摘要一种自感现象演示器,L形框架的竖直面的外面上装有两个检流表和开关,水平面上装有电感线圈、电阻和电池,由检流表、开和电感线圈、电阻和电池组成的R、L两并联支路的自感现象演示电路图。外面的演示板上,有由检流表、开关实物组成的演示电路图。只用一个电路能够两种自感现象;并能显示电流方向和自感现象的全过程;电路及操作简单;可见度大、一体化、重量轻、成本低。
文档编号G09B23/00GK2446618SQ0024318
公开日2001年9月5日 申请日期2000年7月20日 优先权日2000年7月20日
发明者韩宝谦 申请人:韩宝谦
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