专利名称：Lc电磁振荡演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型的LC电磁振荡演示仪，系一种高中物理教学中电磁振荡的演示仪器，入G01R23/00。
在高中物理学电磁振荡教学中，现有的电磁振荡演示仪是用电子开关配合大型电表使表针来回摆动来演示说明电磁振荡的，如
图1所示。该图中采用电子开关控制电容的充、放电，使表针有一个摆动动作，以向学生演示LC电磁振荡，这种演示仪器存在如下缺点一是实际演示时看到的不是真正的LC振荡，表头接在放电回路里，在电容首次充电时不能见到表针的偏转，然后表针的摆动也不是由LC振荡电流直接驱动的，使电表表针摆动的电流是经过电子开关“改造”后的电流。故演示中所看到的表针摆动用来说明LC振荡，这实际上是一种“假象”；二是该仪器中电感小，电容大，电容参数的改变对表针摆动反应不灵敏，且无法向学生演示说明T=2πLC]]>这个电磁振荡公式，因此演示效果一直不理想；三是该仪器在电子开关的控制下可以向学生演示阻尼振荡和等幅振荡，假如电子开关不工作，则阻尼振荡也无法表演。这种LC电磁振荡演示仪虽存在上述缺陷，演示效果师生均感不满，但由于没有新的演示仪器替代，仍一直运用至今。
本实用新型的目的是要提供一种新型的LC电磁振荡演示仪，以向学生直观地表演电磁振荡的过程及LC参数之间关系，达到提高演示效果的目的。
本实用新型的LC电磁振荡演示仪是以如下方式实现的，如图2所示。它是由LC振荡回路、电源及放大电路三部分组成。其中直流电源E可用干电池或整流式稳压电源供电。LC振荡回路是由电感L、电容C及充、放电控制开关K1组成。其中电感线卷L的初级二个接线端3端接K1-1、K3-2,4端接K3-1、表头A的一个接线端A1和电源E的负极，K1-2接电源的正极(即接地端)，K1的中间接点接电容C的正极，表头A串接在LC振荡回路里，它的两个接线端A1与电感L的初级接线端4端联接，A2与K2的一端联接，K2的另一端与电容C的负极联接。放大电路是一个三极管放大器，在等幅振荡时供补充能量用，放大电路中的三极管可用锗管也可用硅管，这里以锗管为例。三级管的集电极接K3-4，发射极通过电阻R3接地，基极直接与电感线卷L的次级接线端2端联接，电感L的1端分别与R1、R2的一端联接，R1的另一端接地，R2的另一端与K3-3联接，在R1的两端并联一只电介电容C4,C4的正极端接地。上述电气原理图中K3是阻尼、等幅振荡选择开关，电容C可分别装接C1、C2、C3等几个，相互并接，由K2开关来选择联接，一般C1供演示阻尼振荡，C2、C3分别演示等幅振荡，其参数根据振荡周期T选用。按照上述方式组成的LC电磁振荡演示仪，其工作原理如下LC振荡可分为阻尼振荡和等幅振荡两种，在演示阻尼振荡时，K3打开(图示状态)，三极管不工作，K2接电容C1。首先K1接到充电端K1-2，电源给C1充电，在充电过程中，表针向一个方向移动，当充电基本完毕后将K1换接到放电端K1-1，此时电容C1上已充好的电通过表头、电感线卷L放电产生电磁振荡，放电时表针反向移动，由于电感线卷存在能量损耗，此损失的能量又得不到补充，故振荡逐渐衰减直至停振。在演示等幅振荡时，将K2换接到C2或C3,K3接通(亦称合上)，此时三极管放大电路工作，充、放电过程同阻尼振荡，但这里损耗的能量通过放大电路得到完全补偿，故振荡一直进行下去，表头指针也随振荡而来回摆动。记录下振荡的次数n及时间t即可计算出振荡周期T,T=t/n,并与计算值T=2πLC]]>相比较，验证其正确性，这样的演示结果一方面能演示证明T=2πLC]]>公式是正确的，另一方面演示过程直观，学生易理解。
本实用新型的LC电磁振荡演示仪由于设计时将表头串接在振荡回路里，并采用三极管放大电路进行能量补充，故与现有的电子开关式演示仪相比较具有如下优点一是由LC直接产生电磁振荡；二是演示等幅振荡时能够按教材要求根据演示结果去证明T=2πLC]]>，且T、L、C三者之间关系密切，这是电子开关式演示仪无法达到的演示效果。
本实用新型的LC电磁振荡演示仪可以参照图示方式实施。
图1、电子开关式LC电磁振荡演示仪电气原理图。
图2、LC电磁振荡演示仪电气接线图。
图3、LC电磁振荡演示仪结构示意图。
LC电磁振荡演示仪如图2、图3所示，它是在图3所示的结构示意图里按图2所示电气接线图将所有元、器件联接安装而成。故LC电磁振荡演示仪如图2所示，它是由LC振荡回路、直流电源E及三极管放大电路三部分组成。其中直流电源E可用干电池或整流稳压电源供电，LC振荡回路是由电感L、电容C及充、放电控制开关K1组成。其中电感线卷L的初级二个接线端3端接放电端K1-1、K3-2,4端接K3-1、表头A1和电源E的负极。充电端K1-2接电源正极(接地端)，K1的中间接点接电容C的正极。表头A串联在LC振荡回路里，它的两个接线端A1与电感L的初级接线端4端联接，A2与K2的一端联接，K2的另一端与电容C的负极联接，三极管放大电路中三极管的集电极接K3-4，发射极通过电阻R3接地，基极直接与电感L的次级接线端2端联接，电感L的1端分别与R1、R2的一端联接，R1的另一端接地，R2的另一端与K3-3联接，在R1的两端并联一只电介电容C4，其中C4的正端接地。上述电气结构中，LC振荡回路中的电容C采用C1、C2、C3等若干只电容并接，通过K2选择联接。当表演阻尼振荡时K2接C1，当表演等幅振荡时K2接C2或C3等，以演示不同的振荡次数及周期T。按上述电气结构图装配而成的LC电磁振荡演示仪，当表演阻尼振荡时，K2接C1,K3打开(图示状态)，K1先接K1-2让C1充电，充电完毕后K1接到K1-1即可演示出阻尼振荡。当演示等幅振荡时，K3合上，K2接C2或C3，其余操作过程同阻尼振荡。通过记录振荡次数n及时间t即可计算出振荡周期T=t/n，并与计算值T=2πCL]]>进行比较验证其准确性。
权利要求1.一种由LC振荡回路、直流电流E及三极管放大电路组成的LC电磁振荡演示仪，其特征在于LC振荡回路是由电感L、电容C及充、放电控制开关K1组成，其中电感线卷L的初级二个接线端3端接K1-1、K3-2,4端接K3-1、表头A的接线端A1和电源E的负极，K1-2接电源E的正极，K1的中间接点接电容C的正极，表头A串接在LC振荡回路里，它的两个接线端A1与电感L的初级接线端4端联接，A2与K2的一端联接，K2的另一端与电容C的负极联接，三极管放大电路中三极管的集电极接K3-4，发射极通过电阻R3接地，基极直接与电感L的次级接线端2端联接，电感L的1端分别与R1、R2的一端联接，R1的另一端接地，R2的另一端与K3-3联接，在R1的两端并联一只电介电容C4，其中C4的正极端接地。
专利摘要本实用新型公开了一种LC电磁振荡演示仪,该仪器主要用于高中物理教学中演示LC电磁振荡用,本实用新型的LC电磁振荡演示仪是由LC振荡回路、直流电源、放大电路三部分组成,表头串接在LC振荡回路里,故不管演示阻尼振荡还是等幅振荡,均可通过表头指针的来回摆动来演示振荡过程,且能通过演示结果来验证T=2πLC这一振荡周期公式的正确性,演示效果直观,符合教材要求,是目前物理教学中演示LC电磁振荡的一种理想演示仪器。
文档编号G09B23/00GK2310348SQ97241880
公开日1999年3月10日 申请日期1997年10月13日 优先权日1997年10月13日
发明者吴少敬 申请人:上海市崇明中学