电学实验电路立体设计创新示教板的制作方法

本发明涉及一种物理教学用具领域，尤其涉及一种电学实验电路立体设计创新示教板。

背景技术：

专利号2016108373288公开了一种电学实验电路设计示教板，其优点是：学生能当场进行电子线路设计，让不同学生均有电路设计连线的机会；可在竖直平面上搭建，此设计可视性好，电路连线整洁，由于插头处有对应的电子元件符号，看上去一目了然；当电路设计混乱或错误时，可让其他同学帮助检查，无需焊接，通过插接元器件或导线很容易纠正电路错误。

但是，目前中学物理实验老师在电学实验教学过程中，还没有一种能在立体空间内的搭建电路的平台，采用带有电子元件符号的接线板，利用导线在立体空间内插接或连线，学生能在立体空间平台上当场设计搭建电路，还要便于检查，且实验器材安放在平台外的仪器架上，通过导线穿过洞孔连接到电子元件符号接线板的接线柱上，这样能使电路连线整洁，器材摆放位置不会干扰学生和老师的视线，从而便于学生检查设计好的立体电路；通过这种空间电路搭建设计，还能培养学生的空间感和想象力。

技术实现要素：

为了培养学生电学实验立体电路设计的能力及空间感和想象力，克服现有技术的不足，本发明设计的电学实验电路立体设计示教板，可解决背景技术中提出的问题。

本发明采用如下技术方案，一种电学实验电路立体设计创新示教板，由立方体支架、过桥框、平板状透明基板、多功能十字形接线插头、插头套、电子元件符号接线板、平台外仪器货架组成，其特征是：所述立方体支架包括前面板、后面板、上面板、下面板、左面板、右面板，六个面板采用角铁状材料组合固定连接，构成牢固的六面形立方体空间支架结构。

所述前面板采用正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形的外边框采用平面设计，内边框采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽口的宽度，便于在左右凹槽口或上下凹槽口中插接平板状透明基板。

所述后面板采用正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形的外边框采用平面设计，内边框采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽口的宽度，便于在左右凹槽口或上下凹槽口中插接平板状透明基板；由于左右凹槽或上下凹槽采用凹槽带底部的半盒状设计，平板状透明基板插入到带底凹槽口中，正好相吻合，不会滑出到后面板的后方，即后面板的正后方外侧表面采用口字形平面设计。

所述上面板设计成正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形外边框采用平面设计，内边框采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽口的宽度，便于在左右凹槽口或前后凹槽口中插接平板状透明基板。

所述下面板设计成正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形外边框采用平面设计，内边框采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽口的宽度，便于在左右凹槽口或前后凹槽口中插接平板状透明基板；由于左右凹槽或上下凹槽采用凹槽带底部半盒状设计，平板状透明基板插入到带底凹槽口中，正好相吻合，不会滑出到下面板的下方，即下面板的正下方外侧表面采用口字形平面设计。

所述右面板为正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形外边框采用平面设计，内边框上下采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽的宽度，便于在上下凹槽口中插接平板状透明基板。

所述左面板为正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形外边框采用平面设计，内边框上下采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽的宽度，便于在上下凹槽口中插接平板状透明基板；由于上下凹槽采用凹槽带底部半盒状设计，平板状透明基板从右方插入到带底凹槽中，大小尺寸正好相吻合，不会滑出到左面板的左方，即左面板的左方外侧表面采用口字形平面设计。

所述过桥框与前面板的结构相同，也为正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形外边框采用平面设计，内边框采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽口的宽度，便于在左右凹槽口或上下凹槽口中插接平板状透明基板；所述过桥框的宽度等于前面板左右凹槽间的总宽度，所述过桥框的高度等于前面板总高度，所述过桥框可从立方体支架前表面凹槽口水平插入到立方体支架中，或者从立方体支架上表面凹槽口竖直插入到立方体支架中，或者从立方体支架右表面凹槽口水平插入到立方体支架中，其长宽高正好相吻合。

所述平板状透明基板为长方形板状结构，其表面均匀开有多个十字孔和多个圆孔，十字孔用于从平板状透明基板的一面插入十字形插头，从另外一面套入插头套，保证十字形插头及插头套不会从平板状透明基板上掉下来；平板状透明基板上圆孔的作用用于从其中穿过导线，便于上下左右连线；所述平板状透明基板包含透明基板、二分之一透明基板、四分之一透明基板三种规格的基板，便于将基板进行排列组合，优选出最佳分层设计方案。

所述多功能十字形接线插头，包括绝缘中心圆柱体和环绕其四周的田字形方格导体及与绝缘中心圆柱体固定连接的十字形插头，田字形方格导体四周设计了四个接线柱和四个插孔，间隔对称分布在每条边的边缘和中央，田字形方格平面与绝缘中心圆柱体的轴线垂直；将多功能十字形接线插头插入平板状透明基板的十字孔中，作为接线柱或插孔使用，在多功能十字形接线插头的四周能同时连接多个支路导线或支路用电器。

所述环绕多功能十字形接线插头四周的田字形方格导体，可以改进成田字圆环形导体，田字圆环形导体表面四周均匀分布四个接线柱和四个插孔，间隔排列，设计的田字圆环形导体或设计的田字形方格导体的连线效果相同，均属于多功能十字形接线插头的附件，包含于本发明的设计范畴中。

所述插头套是由塑料圆板与十字空心塑料插头套固定连接而成，插头套套在十字形插头上，两者大小正好吻合，不会掉下来，而塑料圆板仅起到抓手作用，方便插拔插头套。

所述电子元件符号接线板采用母子板结构，母板为基板，基板采用长方形板状结构，排列四个洞孔，左右两个洞孔用来旋接接线柱，中间两个洞孔用来插接子板，子板也为长方形板状结构，子板的上方表面用来粘贴电子元器件的符号纸，子板的下方表面设计两个圆柱形凸起，两个圆柱形凸起插入基板中间两个洞孔中，大小正好吻合，不会掉下来，且子板容易从基板上拔出，便于更换带各种符号的子板；基板上旋接的一对接线柱上方用来连接导线、电机、二极管、电容、电压表、电流表、电阻、小灯泡、开关、滑动变阻器、电解电容器、led发光管等电子器件；基板上旋接的一对接线柱下方套接带凸起焊头功能的圆形垫片，并通过下方的螺母固定；一对带凸起焊头功能的圆形垫片用来焊接导线或电子元器件，焊接的导线的另一端用来连接导线插头件或连接接线开口垫片；导线插头件用于插接至多功能十字形接线插头的插孔中，接线开口垫片用于连接至多功能十字形接线插头的接线柱上；子板符号包含导线、电机、二极管、电容、电压表、电流表、电阻、小灯泡、开关、滑动变阻器、电解电容器、led发光管等符号；使用时基板连接的电子元器件应与子板电子元器件符号一致。

所述平台外仪器货架为“目”字形层状结构，由四层水平板和两块竖直板固定连接而成，为无底结构，所述平台外仪器货架共有四组，分别放在立方体支架的四周，仪器放在平台外仪器货架的四层水平板上，通过穿过平板状透明基板的圆孔的导线将仪器与电子元件符号接线板基板上的一对接线柱相连。

本发明的有益效果在于，学生可在立体空间平台上搭建电路，通过立体空间电路设计，培养学生的空间感和想象力；由于平板状透明基板有多种规格，当它与过桥框配合使用时，可在立方体支架空间内自由组合，搭建多个不同大小、不同高低的水平面、竖直平面应用立体平台，采用带有电子元件符号的接线板，利用导线在立体空间内插接或连线，由于实验器材安放在平台外的仪器货架上，通过导线穿过洞孔连接电子元件符号接线板的接线柱，这样能使电路连线整洁，器材摆放位置不会干扰学生和老师的视线，从而便于学生检查设计好的立体电路，且无需焊接，通过插拔元器件插头或在接线柱上连接导线很容易纠正电路错误。

附图说明

图1为本发明的立方体支架结构示意图，

图2为本发明的过桥框结构示意图，

图3为本发明的平板状透明基板平面结构示意图，

图4为本发明的三种水平放置的平板状透明基板结构示意图，

图5为本发明的三种竖直放置的平板状透明基板结构示意图，

图6为本发明的前面板结构示意图，

图7为本发明的后面板结构示意图，

图8为本发明的多功能十字形接线插头结构示意图，

图9为本发明的插头套结构示意图，

图10为本发明的多功能十字形接线插头俯视结构图之一

图11为本发明的多功能十字形接线插头反面结构图之一，

图12为本发明的多功能十字形接线插头俯视结构图之二，

图13为本发明的多功能十字形接线插头反面结构图之二，

图14为本发明的立方体支架与过桥框及平板状透明基板插接效果图，

图15为本发明的立方体支架与水平平板状透明基板插接效果图，

图16为本发明的立方体支架与水平平板状透明基板插接实施例之一，

图17为本发明的立方体支架与竖直平板状透明基板插接效果图，

图18为本发明的立方体支架与竖直平板状透明基板插接实施例之二，

图19为本发明的电子元件符号接线板和导线插头件示意图，

图20为本发明的电子元件符号接线板和接线开口垫片结构示意图，

图21为本发明的平台外仪器货架结构示意图，

图中：1、前面板，2、后面板，3、上面板，4、下面板，5、左面板，6、右面板，7、过桥框，8、透明基板，9、二分之一透明基板，10、四分之一透明基板，11、十字孔，12、多功能十字形接线插头，13、插头套，14、圆孔，15、田字形方格导体，16、田字圆环形导体，17、十字形插头，18、电子元件符号接线板，19、接线柱，20、插孔，21、平台外仪器货架。

具体实施方式

实施例1，如图1、图2、图3、图8、图9、图19、图20、图21所示，一种电学实验电路立体设计创新示教板，由立方体支架、过桥框7、平板状透明基板、多功能十字形接线插头12、插头套13、电子元件符号接线板18、平台外仪器货架21组成，其特征是：所述立方体支架包括前面板1、后面板2、上面板3、下面板4、左面板5、右面板6，六个面板采用角铁状材料组合固定连接，构成牢固的六面形立方体空间支架结构。

如图6所示，所述前面板1采用正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形的外边框采用平面设计，内边框采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽口的宽度，便于在左右凹槽口或上下凹槽口中插接平板状透明基板。

如图7所示，所述后面板2采用正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形的外边框采用平面设计，内边框采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽口的宽度，便于在左右凹槽口或上下凹槽口中插接平板状透明基板；由于左右凹槽或上下凹槽采用凹槽带底部的半盒状设计，平板状透明基板插入到带底凹槽口中，正好相吻合，不会滑出到后面板2的后方，即后面板2的正后方外侧平面采用口字形平面设计。

所述上面板3设计成正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形外边框采用平面设计，内边框采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽口的宽度，便于在左右凹槽口或前后凹槽口中插接平板状透明基板。

所述下面板4设计成正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形外边框采用平面设计，内边框采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽口的宽度，便于在左右凹槽口或前后凹槽口中插接平板状透明基板；由于左右凹槽或上下凹槽采用凹槽带底部半盒状设计，平板状透明基板插入到带底凹槽口中，正好相吻合，不会滑出到下面板4的下方，即下面板4的正下方外侧平面采用口字形平面设计。

所述右面板6为正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形外边框采用平面设计，内边框上下采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽的宽度，便于在上下凹槽口中插接平板状透明基板。

所述左面板5为正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形外边框采用平面设计，内边框上下采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽的宽度，便于在上下凹槽口中插接平板状透明基板；由于上下凹槽采用凹槽带底部半盒状设计，平板状透明基板从右方插入到带底凹槽中，大小尺寸正好相吻合，不会滑出到左面板5的左方，即左面板5的左方外侧平面采用口字形平面设计。

如图2所示，所述过桥框7与前面板1的结构相同，也为正方形中空板状结构，在四条边组成的口字形外边框采用平面设计，内边框采用凹凸槽口设计，其凹槽口的宽度等于平板状透明基板的厚度，其凸起部分的宽度大于凹槽口的宽度，便于在左右凹槽口或上下凹槽口中插接平板状透明基板；所述过桥框7的宽度等于前面板1左右凹槽间的总宽度，所述过桥框7的高度等于前面板1总高度，所述过桥框7可从立方体支架前表面凹槽口水平插入到立方体支架中，或者从立方体支架上表面凹槽口竖直插入到立方体支架中，或者从立方体支架右表面凹槽口水平插入到立方体支架中，其长宽高正好相吻合。

如图3、图4、图5所示，所述平板状透明基板为长方形板状结构，其表面均匀开有多个十字孔11和多个圆孔14，十字孔11用于从平板状透明基板的一面插入十字形插头17，从另外一面套入插头套13，保证十字形插头17及插头套13不会从平板状透明基板上掉下来；平板状透明基板上圆孔14的作用用于从其中穿过导线，便于上下左右连线；所述平板状透明基板包含透明基板8、二分之一透明基板9、四分之一透明基板10三种规格的基板，便于将基板进行排列组合，优选出最佳分层设计方案。

如图8、图10、图11所示，所述多功能十字形接线插头12，包括绝缘中心圆柱体和环绕其四周的田字形方格导体15及与绝缘中心圆柱体固定连接的十字形插头17，田字形方格导体15四周设计了四个接线柱19和四个插孔20，间隔对称分布在每条边的边缘和中央，田字形方格平面与绝缘中心圆柱体的轴线垂直；将多功能十字形接线插头12插入平板状透明基板的十字孔11中，作为接线柱19或插孔20使用，在多功能十字形接线插头12的四周能同时连接多个支路导线或支路用电器。

如图12、图13所示，所述环绕多功能十字形接线插头12四周的田字形方格导体15，可以改进成田字圆环形导体16，田字圆环形导体16表面四周均匀分布四个接线柱19和四个插孔20，间隔排列，设计的田字圆环形导体16或设计的田字形方格导体15的连线效果相同，均属于多功能十字形接线插头12的附件，包含于本发明的设计范畴中。

如图9所示， 所述插头套13是由塑料圆板与十字空心塑料插头套固定连接而成，插头套13套在十字形插头17上，两者大小正好吻合，不会掉下来，而塑料圆板仅起到抓手作用，方便插拔插头套13。

如图19、图20所示，所述电子元件符号接线板18采用母子板结构，母板为基板，基板采用长方形板状结构，排列四个洞孔，左右两个洞孔用来旋接接线柱，中间两个洞孔用来插接子板，子板也为长方形板状结构，子板的上方表面用来粘贴电子元器件的符号纸，子板的下方表面设计两个圆柱形凸起，两个圆柱形凸起插入基板中间两个洞孔中，大小正好吻合，不会掉下来，且子板容易从基板上拔出，便于更换带各种符号的子板；基板上旋接的一对接线柱上方用来连接导线、电机、二极管、电容、电压表、电流表、电阻、小灯泡、开关、滑动变阻器、电解电容器、led发光管等电子器件；基板上旋接的一对接线柱下方套接带凸起焊头功能的圆形垫片，并通过下方的螺母固定；一对带凸起焊头功能的圆形垫片用来焊接导线或电子元器件，焊接的导线的另一端用来连接导线插头件或连接接线开口垫片；导线插头件用于插接至多功能十字形接线插头12的插孔20中，接线开口垫片用于连接至多功能十字形接线插头12的接线柱19上；子板符号包含导线、电机、二极管、电容、电压表、电流表、电阻、小灯泡、开关、滑动变阻器、电解电容器、led发光管等符号；使用时基板连接的电子元器件应与子板电子元器件符号一致。

如图21所示，所述平台外仪器货架21为“目”字形层状结构，由四层水平板和两块竖直板固定连接而成，为无底结构，所述平台外仪器货架21共有四组，分别放在立方体支架的四周，仪器放在平台外仪器货架21的四层水平板上，通过穿过平板状透明基板的圆孔14的导线将仪器与电子元件符号接线板18基板上的一对接线柱相连。

实施例2，如图15、图16所示，在立方体支架中，水平插入两块透明基板8，在两块透明基板8上表面插入多个多功能十字形接线插头12及插头套13，在两块透明基板8上表面连接导线和用电器，在上层透明基板8的下表面和下层透明基板8的上表面间，形成的立体空间中，可以在竖直方向上下挂多个电子元件符号接线板18，这样就在水平面、竖直平面内均设计有导线和用电器，就能设计出立体空间电路图。

实施例3，如图17、图18所示，在立方体支架中，竖直插入两块透明基板8，在两块透明基板8左右表面插入多个多功能十字形接线插头12及插头套13，在两块透明基板8的竖直表面连接导线和用电器，在左透明基板8的右表面和右透明基板8的左表面间，在形成竖直方向的立体空间中，可以在水平方向上悬吊连接多个电子元件符号接线板18，这样就在水平面、竖直平面内均设计有导线和用电器，就能设计出立体空间电路图。

实施例4，如图14所示，在立方体支架中，从上表面3竖直插入两块过桥框7，从前表面1水平插入两块四分之一透明基板10至后表面2，再从前表面1水平插入两块四分之一透明基板10后，使四分之一透明基板10的前方水平线与前表面1水平线平齐，在四块四分之一透明基板10上下表面插入多个多功能十字形接线插头12及插头套13，在四块四分之一透明基板10上表面连接导线和用电器，在四块四分之一透明基板10间形成的水平方向的立体空间中及形成的竖直方向的立体空间中，这样既可以在竖直方向上下挂多个电子元件符号接线板18，又可以在水平方向上悬吊连接多个电子元件符号接线板18，这样就在水平方向和竖直方向的立体空间内均设计有导线和用电器，就能设计出立体空间感更强的电学实验电路图。

本发明的有益效果在于，学生可在立体空间平台上搭建电路，通过立体空间电路设计，培养学生的空间感和想象力；由于平板状透明基板有多种规格，当它与过桥框7配合使用时，可在立方体支架空间内自由组合，搭建多个不同大小、不同高低的水平面、竖直平面应用立体平台，采用带有电子元件符号的接线板，利用导线在立体空间内插接或连线，学生能在平台上当场设计搭建立体电路，由于实验器材安放在平台外的仪器货架21上，通过导线穿过洞孔连接电子元件符号接线板的接线柱19，这样能使电路连线整洁，器材摆放位置不会干扰学生和老师的视线，从而便于学生检查设计好的立体电路，且无需焊接，通过插拔元器件插头或在接线柱19上连接导线很容易纠正电路错误。