一种焦耳定律实验器的制作方法

本实用新型涉及一种实验器材，特别是涉及一种焦耳定律实验器。

背景技术：

焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。1841年，英国物理学家焦耳发现电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比，这个规律叫焦耳定律。焦耳定律在串联电路中的运用：在串联电路中，电流是相等的，则电阻越大时,产生的热越多。焦耳定律在并联电路中的运用:在并联电路中，电压是相等的，则电阻越大时,产生的热越少。目前，焦耳定律实验是九年级《物理》第十八章第四节的内容，也是初中物理的一个重点和难点。

现在市面上的焦耳定律实验器一般参考课本安排，使用烧瓶、煤油和温度计来进行设计。这种实验器存在以下缺陷：1、温度计的示数变化较小，不易观察，学生观察的实验效果不明显；2、煤油加热时间长，加热后降温较慢，二次实验等待时间较长，影响课堂效率；3、煤油、烧瓶等材料学生不易收集，且玻璃制品易碎，影响课余实验的复习操作，以上缺陷对于学生学习、理解和复习焦耳定律造成很大的困扰。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种焦耳定律实验器，能用空气作为介质，小巧便利、操作方便、结构稳定、实验现象快速明显且可以短时间循环实验。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种焦耳定律实验器，包括底座主体、硅胶管、u型管和橡胶帽塞，所述底座主体包括塑料底座，所述塑料底座上设有两个透明的腔体上盖，其采用超声波焊接使其密闭；所述腔体上盖包括六孔腔体上盖和四孔腔体上盖，所述六孔腔体上盖设有四个引脚孔和两个导气孔；所述四孔腔体上盖设有两个引脚孔和两个导气孔，所述引脚孔通过铅封螺丝、螺帽、橡胶垫圈和金属垫圈固定定值电阻，两个所述导气孔中，一个通过硅胶管连接到注水的u型管，另一个连接橡胶帽塞。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述六孔腔体上盖为透明塑料圆形腔体，所述腔体内壁有一条定位凸起，用于与塑料底座连接定位；所述腔体底部边缘有一环状凸起，用于保证与塑料底座超声波焊接后的密封性；所述腔体表面设有四个圆柱体引脚孔和两个圆锥体导气孔。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述四孔腔体上盖为透明塑料圆形腔体，所述腔体内壁有一条定位凸起，用于与塑料底座连接定位；所述腔体底部边缘有一环状凸起，用于保证与塑料底座超声波焊接后的密封性；所述腔体表面设有两个圆柱体引脚孔和两个圆锥体导气孔。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述塑料底座为塑料材质经注塑一体成型，所述塑料底座左右两端为与水平平面平行的圆形底座片，所述圆形底座片边缘设有定位环，所述定位环处有一定位卡槽，两者用于与腔体上盖的超声波焊接连接定位；所述塑料底座中间为垂直于水平平面的倒t型带刻度背板，所述背板表面设有四个固定圈和两个固定卡槽，用于固定u型管；所述背板中间位置设有刻度标识。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述定值电阻设置有三个。

与现有技术相比，本实用新型能达到的有益效果是：

本实用新型体积小方便携带，拼装异常简单，学生课堂及课余都能进行实验；采用注塑及超声波焊接工艺充分保证可靠性，降低运输的破损率，确保实验效果；通过橡胶塞的塞拔进行换气操作，快速进行二次实验；采用三个等值电阻，结合水柱的上升比例可以转化进行焦耳定律的公式验证。

附图说明

图1是本实用新型的分解结构示意图；

图2是本实用新型整体结构示意图；

图3是本实用新型上盖的结构示意图；

图4是本实用新型的电路图；

其中：1、底座主体；2、硅胶管；3、u型管；4、橡胶帽塞；5、塑料底座；6、六孔腔体上盖；7、四孔腔体上盖；8、引脚孔；9、导气孔；10、固定圈；11、固定卡槽；12、定位凸起；13、环状凸起；14、定位卡槽；15、铅封螺丝；16、螺帽；17、橡胶垫圈；18、金属垫圈；19、定值电阻；20、接线柱旋钮；21、导线；22、电池组；23、开关；24、定位环；25、刻度标识。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1-3所示，一种焦耳定律实验器，其结构包括主体底座1、u型管3、硅胶管2、橡胶帽塞4、六孔腔体上盖6、四孔腔体上盖7、铅封螺丝15、螺帽16、橡胶垫圈17、金属垫圈18、定值电阻19、接线柱旋钮20、引脚孔8、导气孔9、塑料底座5、固定圈10、固定卡槽11、定位凸起12、环状凸起13、定位卡槽14、电池组22、导线21、开关23、定位环24。

进一步地，所述定值电阻19的引脚穿过铅封螺丝15的螺丝头孔洞后缠绕于螺丝头，铅封螺丝15穿过四孔腔体上盖7的引脚孔8，并且穿过橡胶垫圈17和纸垫圈18后用螺帽16进行固定，同理将两个定值电阻19分别安装固定于六孔腔体上盖6的引脚孔8和引脚孔8内。

进一步地，将六孔腔体上盖6通过定位凸起12、环状凸起13、定位卡槽14和定位环24的定位，超声波焊接密封在塑料底座5左边的圆形底座片上，将四孔腔体上盖7通过定位凸起12、环状凸起13、定位卡槽14和定位环24的定位，超声波焊接密封在塑料底座5右边的圆形底座片上。

进一步地，将u型管3通过固定圈10和固定卡槽11安装在塑料底座5的倒t型背板的左右两侧；使用附件定制滴管分别将适量水滴入两个u型管3内，使u型管3两边的液面等高，同时使两个u型管3的四个液面等高。

进一步地，通过硅胶管2的两端连接六孔电阻6上的导气孔9与u型管3，通过硅胶管2的两端连接四孔电阻7上的导气孔9与u型管3。

进一步地，将橡胶帽塞4分别安装于六孔腔体上盖6上的导气孔9和四孔腔体上盖7上的导气孔9，使六孔腔体上盖6、四孔腔体上盖7、硅胶管2、u型管3和塑料底座5形成一个密封体系。

进一步的，使用导线21将六孔腔体上盖6内的两个定值电阻19进行并联连接，并与四孔腔体上盖7内的定值电阻19一起并联连接接入由电池组22、开关23组成的电路，电路图如图4所示。

具体的，根据附图及上述描述可知，本实用新型的优选实施例，一种焦耳定律实验器，其可演示“电流强度越大，电流产生的热量越多”“通过时间越长，电流产生的热量越多”“电阻越大，电流产生的热量越多”。

单举一种“电流强度越大，电流产生的热量越多”：如图4进行连接，并闭合开关23。实施例中的三个定值电阻19等值且等于r，由并联电路的特点可知：六孔腔体上盖两端的电压(u6)等于四孔腔体上盖两端的电压(u4)等于总电压(u)；六孔腔体上盖内的总电阻四孔腔体上盖内的电阻(r4)＝r，则即i6＝2i4。根据焦耳定律q＝i2rt可知：即q6＝2q4，结合塑料底座5上倒t型背板上的刻度线观察可明显发现，与六孔腔体上盖6相连接的u型管3水柱的液面呈现快速上升，与四孔腔体上盖7相连接的u型管3水柱的液面缓慢上升，且与六孔腔体上盖6连接的u型管3水柱液面上升的高度约两倍于与四孔腔体上盖7连接的u型管3水柱液面上升高度，即在电压相等的情况下，电流强度越大，电流产生的热量越多。

本实用新型的实施方式不限于此，按照本实用新型的上述实施例内容，利用本领域的常规技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，以上优选实施例还可以做出其它多种形式的修改、替换或组合，所获得的其它实施例均落在本实用新型权利保护范围之内。