专利名称：电磁学多用实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种教学用实验仪器，特别是涉及一种电磁学多用实验仪。
背景技术：
在高校电磁学实验中，用现有的仪器做实验，往往一台仪器只能做一个实验。如电表改装、惠斯通电桥、低电阻测量，还由于商品包装，学生对仪器的构造不容易掌握。学生在电路联接时往往由于电路接触不良，时有导线断路，电学元件不便固定，待测元件联接不稳等，至使电路出现故障，有时在查找电路故障花费很多时间，而且不同实验使用不同的实验仪器，实验设备投入大，实验手续复杂。
实用新型内容为了提高实验仪器的使用率和解决电路联接问题，本实用新型提供了一种电路直观明了，操作简单方便，结果令人满意的电磁学多用实验仪，一台仪器的价格多台仪器的效果，设备投入省的电磁学多用实验仪。
本实用新型一种电磁学多用实验仪的技术方案是它包括箱体、箱体上的面板、面板上设有表头A1、档住开关K2、比例臂Ra3、电位器Rm4，其特征是在面板上设有若接线插柱5，电位器Rm4分别与表头A1，接线插柱5-8常联通，电位器Rm4与表头A1串联组成表头内阻，接线插柱5-8与接线插柱5-5常联通，接线插柱5-4分别与表头A1及档位开关K2的原点联通，所述的档位开关K2分别设有K-1，K-2，K-3档，档位开关K-1，K-2，K-3分别与接线插柱5-14，5-9，5-6联通，把相关电学元器件分别连接插入相关接线插柱5，组成不同的测量电路。
在面板6上设有1-27个接线插柱5，接线插柱5-23设为公共接线柱，接线插柱5-24，5-25，5-26，5-27分别设为直流电流接线插柱-A，直流电压接线插柱-V，交流电压接线插柱～V，及作测电阻接线插柱Ω。
接线插柱5-4表头A1，电位器Rm4及接线插柱5-8之间组成调节表头内阻。
所述的档位开关K分别设为电阻档K-1，电压档K-2，电流档K-3。
所述的电学元器件包括电阻，电容，二极管，电插电子元件。
面板6为透明有机玻璃板。
表头A1为0～100μA的表头，比例臂Ra比例值分别为0.01，0.1，1，10，100。
接线插柱5设计为内中空，外螺母紧固的铜质接线柱。
本实用新型的面板用有机玻璃制作，可直接看到内部构造，消除了商品包装的神秘感。在实验仪的面板上设计了一个综合性电路，各结点设置了接触良好的接线插柱，同时制作了许多配套的电磁学元器件。只要按要求把装有相关元器件分别插入相关的接线柱，就分别可以做限流电路和分压电路的研究；用伏安法测电阻；二极管特性的研究；表头内阻的测定；万用表的设计与制作中直流电流的斯通电桥测电阻；低电阻的测量；电容电桥和电感电桥等十几个实验。大大节省实验设备投入实现一台仪器做至少15个电磁学实验，操作方便快捷，是理想的电磁学多用实验仪。
以下结合附图对本实用新型进一步说明
图1是本实用新型各元件及接线插柱在面板上设计平面示意图。
图2是限流电路的研究电路图；图3是分压电路的研究电路图图4是伏安法测电阻(电流表内接法)电路图；图5是伏安法测电阻(电流表外接法)电路图；图6是二极管特性的研究电路图；图7是测量表头内阻(半偏法)电路图；图8是测量表头内阻(替换法)电路图；图9是万用表的直流电流表扩程电路图；
图10是万用表的直流电压表扩程电路图；
图11(A)是万用表的交流电压表扩程电路图；(B)电学元器件ABC连接示意图；
图12是万用表电阻测量电路图；
图13是惠斯通电桥测电阻电路图；
图14(A)是低电阻测量电路图；(B)是低电阻测量中待电阻Rx和标准电阻Rs联接图；
图15是电容电桥测电容电路图；
图16是电感电桥测电感电路图；图中，1.表头A，2.档位开关K，分别设K-1电阻档，K-2电压档，K-3电流档，3.比例臂Ra，比例分别为0.01、0.1、1、10、100，4.电位器Rm，5.接线插柱，设有27个，6.面板，为有机玻璃板，本实施例设两个规格75×35×5mm、60×30×5mm。
具体实施方式
以下结合附图就本实用新型一台电磁学实验仪，实现做15个不同实验，对本实用新型作进一步的详细说明如
图1所示各元器件及接线插柱5在面板6上连接设计平面示意图，面板6采用有机透明玻璃板，在面板6上设有27个接线插柱5，接线插柱5为内中空，外螺母紧固的铜质接线柱，表头A1为0～100μA，档位开关K2分为K-1电阻档，K-2电压档，K-3电流档，比例臂Ra3比例值分为0.01、0.1、1、10、100，电位器Rm4与表头A1串联共同组成表头内阻，电位器Rm4分别与表头A1及接线插柱5-8常联通，接线插柱5-8与接线插柱5-5常联通，接线插柱5-4分别与表头A1及档位开关K2的原点常联通，档位开关的电阻档K-1与接线插柱5-14，电压档K-2与接线插柱5-9，电流档K-3与接线插柱5-6常联通，无论电流表A1作直流电流表，还是直流电压表，均将接线插柱5-23作公共接线柱，即为负极接线柱，接线插柱5-24作直流电流接线插柱标-A，接线插柱5-25作直流电压接线插柱标作-V，接线插柱5-26作交流电压接线插柱标作～V，接线插柱5-27作测电阻接线插柱标作Ω，实验过程中使用的电学元器件根据做不同实验需要，可以是为电阻，电容，二极管，电杆等之一或者是它们之间的不同组合。
在图2限流电路的研究电路图中，档位开关K2合通电流档K-3分流电阻R插入接线插柱5-7和5-8，接线插柱5-6与5-7联通与表头A1，电位器Rm4共同组成电流表A，负载电阻Rz插入接线插柱5-12和5-18，滑线变阻器Ro插入接线插柱5-13和5-19，接线插柱5-19，5-18分别与接线插柱5-23，5-24联通，接线插柱5-23与5-24接通低电压直流电源，改变滑线变阻器Ro的阻直，线路中的电流随之改变。
在图3分压电路的研究电路图中，档位开关K2合通电压档K-2，分压电阻R插入接线插柱5-9和5-11与表头A1，电位器Rm4共同组成电压表V，负载电阻Rz插入接线插柱5-17、5-19，滑线变阻器Ro接接线插柱5-2(滑动头)、5-3和5-1，接线插柱5-2、5-11联通，接线插柱5-1、5-3接低压直流电源，改变Ro接线插柱5-2与5-3之间的电阻，则负载电阻Rz两端的电压随之改变。
在图4伏安法电流表内接法测电阻电路图中，档位开关K2合通电压档K-2，分压电阻R插入接线插柱5-9和5-11，与表头A1、电位器Rm4共同组成电压表V，待测电阻Rx插入接线插柱5-17、5-19，电流表A(内接法)用万用表直流电流档插入接线插柱5-8、5-13，低压直流电源接接线插柱5-23和5-25标-V根据表头1(电压表)和电流表A的读数可计算待测电阻Rx。
在图5伏安法电流表外接法测电阻电路图5，档位开关K2合通电压档K-2，分压电阻R插入接线插柱5-9和5-11，与表头A1，电位器Rm4共同组成电压表V，待测电阻Rx插入接线插柱5-17、5-19，电流表A(外接法)用万用表直流档插入接线插柱5-17、5-21，低压直流电源接接线插柱5-23、5-25，根据表头A1(电压表)和电流表A的读数可计算待测电阻Rx。
在图6二极管特性的研究电路图中，档位开关K2合通电压档K-2，分压电阻R2插入接线插柱5-15、5-17与表头A1，电位器Rm4共同组成电压表V，滑线变阻器R接入接线插柱5-1、5-2和5-3作分压用，可变电阻R1插入接线插柱5-6、5-7作限流用，可变电阻Ro插入接线插柱5-6、5-10，检流计G插入接线插柱5-11、5-12，待测二极管插入接线插柱5-12、5-18，电流表A用万用表直流mA档插入接线插柱5-7、5-12，接线插柱5-9与5-15联通，接线插柱5-17、5-11，接线插柱5-11、5-10联通，接线插柱5-18、5-8与5-3联通，接线插柱5-6、5-1联通，接线插柱5-10、5-2联通，低压直流电源接接线插柱5-1、5-3，改变R使表头A1为不同电压值(即二极管之间的电压值)调节R1和R0使G指示为零，这时电流表A的读数即为通过二极管的电流，根据电压电流值可作出二极管的I-V曲线。
在图7半偏法测量表头内阻电路中，档位开关K2合通电流档K-3，接线插柱5-6、5-7与5-24标-A联通，接线插柱5-8、5-23联通，低压电源接入接线插柱5-24、5-23，调节电源电压由0开始逐渐增大，使表头A1满量程，然后把电阻箱R插入接线插柱5-7、5-8调节电阻箱R使表头A1指针由满量程减少到半偏，这时电阻箱的阻值即为表头(包括Rm)的电阻，如果另外表头需测内阻，只要把K2合通电压档K-2，把待测表头插入接线插柱5-5、5-6按上述方法测量。
在图8测量表头内阻(替换法)电路图中，档位开关K2合通电流档K-3，毫安表A用万用表毫安档，插入接线插柱5-12、5-18，电阻箱R插入接5-7和5-8，接线插柱5-18、5-24联通，接线插柱5-8、5-23联通当接线插柱5-12、5-6联通时，当接线插柱5-24、5-23接通低压电源，调节其大小，使毫安表A为某一固定值(注意表头A1不要超过最大量程)，然后把接线插柱5-12、5-6断开，而使接线插柱5-12、5-7联通，调节电阻箱R使毫安表读数与前面相同，这时电阻箱的阻值就是表头A1，(包括电位器Rm4的电阻)的内阻，如果是另外表头需测内阻接法同前。
图9是万用表的直流电流表扩程电路图，档位开关K2合通电流档K-3，分流电阻R插入接线插柱5-12、5-13，接线插柱5-6、5-12、5-24联通，接线插柱5-8、5-13、5-23联通，就组成了扩程后的电流表，扩程大小与R的值有关。
图10是万用表的直流电压表扩程电流图，档位开关K2合通电压档K-2，分压电阻R插入接线插柱5-9、5-11，接线插柱5-11、5-25联通，接线插柱5-8、5-23联通，这时就组成了扩程后的电压表，扩程大小与R的值有关。
在
图11中，A是万用表的交流电压表扩程电路图，B电学元器件A、B、C连接结构图，档位开关K2合通电阻档K-1，两个二极管与一个保护电阻RT组成一个半波整流电路，半波整流RT＝Rs(Rs为表头内阻)，R并为RT与Rs并联，二极管顺向电阻Ra，交流电压表扩程电阻R插入接线插柱5-16、5-20，其值由下式计算R内＝R+Rd+R并、R内＝Umax/I～＝Umax/2Io×0.441把半波整流元件A插入接线插柱5-4，B插入接线插柱5-5，C插入接线插柱5-10，接线插柱5-10、5-16联通，接线插柱5-20、5-26标～V联通，接线插柱5-8、5-23联通，接线插柱5-26、5-23就是扩程后的交流电压表。
在
图12中是万用表电阻测量电路图，档位开关K2合通电阻档K-1，直流电源ε＝1.5V接接线插柱5-14、5-27标Ω，接线插柱5-14为正极，电阻R为扩程电阻，插入接线插柱5-13、5-19分流电阻Rs插入接线插柱5-6、5-7，中心阻值Rk＝U/2I，扩程电阻R＝Rk-R并(Rs//Rm表头内阻)，接线插柱5-4、5-6联通，接线插柱5-7、5-8、5-13联通，接线插柱5-19、5-23联通，这时就可以测量电阻，测量范围与扩程电阻R有关。
在
图13中惠斯通电桥测电阻电路图，档位开关K2合通电阻档K-1，比例臂Ra3-1(即R2/R3)，接接线插柱5-15，比例臂Ra3-2插入接线插柱5-6，比例臂Ra3-3接接线插柱5-10，比较臂Ra插入接线插柱5-10、5-12，待测电阻Rx插入接线插柱5-6、5-7，检流计G插入接线插柱5-6、5-10，分压电阻(滑线变阻器)Ro接入接线插柱5-1、5-2，R5-3，接线插柱5-2与5-7与5-12联通，接线插柱5-15、5-8、5-3联通，合理选择比例臂Ra(即R2/R3)调节R4使G指示为零，适当提高接线插柱5-2、5-3之间的电压(灵敏度)，这时Rx＝R2/R3×R4。
在
图14中A低电阻测量电路图，B低电阻测量待测电阻Rx和标准电阻R5联接图，档位开关K2合通电流档K-3，分流电阻R插入接线插柱5-7、5-8，接线插柱5-6、5-7联通，这时接线插柱5-7、5-8即是扩程后的电流表A，电流接头C4插入接线插柱5-7，电阻箱R1的P2脚插入接线插柱5-12、5-18，电阻箱R2的P3脚插入接线插柱5-11、5-17，电阻箱R3的P4脚插入接线插柱5-10、5-16，电阻箱R4的P1脚插入接线插柱5-13、5-19，检流计插入接线插柱5-17、5-21，接线插柱5-16、5-21、5-19联通，接线插柱5-18、5-17联通，C2、C3是待测棒和标准电阻的共同电流接头，接线插柱5-13与远离标准电阻Rs的待测棒一端电压接头相联，接线插柱5-12与待测棒和标准电阻Rs相联端待测棒上的电压接头相联，接线插柱5-11与靠待测棒一方的标准电阻Rs的电压接头相联，接线插柱5-10与远离待测棒一边标准电阻Rs的电压接头相联，C1为待测棒上的电流接头，电源正极接接线插柱5-3，负极接C1，电源要选1-2A的电源，限流电阻Ro要注意其功率大小。如果电桥平衡且R4/R3＝R1/R2，则Rx＝R4/R3×Rs。
在
图15中，档位开关K2合通电阻档K-1，指零器G用万用表交流mA档插入接线插柱5-12、5-13，交流讯号发生器S用1000Hz，15V插入接线插柱5-16、5-18，比例臂Ra3-1插入接线插柱5-18，比例臂Ra3-2插入接线插柱5-6，比例臂Ra3-3插入接线插柱5-12，比例臂Ra3比值选Ra＝R4/R3＝1/1，标准电容箱C2插入接线插柱5-13、5-19，待测电容Cx接入接线插柱5-7、5-8，电阻箱R2插入接线插柱5-18、5-19，待测电阻Rx接入接线插柱5-6、5-7调节C2，R2使电桥平衡，则Cx＝R3/R4×C2，Rx＝R4/R3×R2，tgδ＝RxCxW＝R2C2W。
在
图16中，档位开关K2合通电阻档K-1，指零器G用万用电表交流档mA档，插入接线插柱5-12、5-8(或接线插柱5-13)交流讯号发生器S用1000Hz，15V插入接线插柱5-16、5-18，比例臂Ra3-1插入接线插柱5-18，比例臂Ra3-2入接线插柱5-6，比例臂Ra3-3入接线插柱5-12，比例臂Ra3比值选Ra＝R4/R3＝1/1，电阻箱R’插入接线插柱5-8、5-13，标准电感L2插接线插柱5-13、5-19，电阻箱R2插入接线插柱5-18、5-19，待测电感Lx插入接线插柱5-7、5-8，待测电阻Rx(包括Lx的电阻)插入接线插柱5-6、5-7，电桥平衡时Lx＝R4/R3×L2，Rx＝R4/R3(R2+R’)，Q＝LxW/Rx＝L2W/R2。
权利要求1.一种电磁学多用实验仪，包括箱体、箱体上的面板(6)、面板(6)上设有表头A(1)、档住开关K(2)、比例臂Ra(3)、电位器Rm(4)，其特征是在面板(6)上设有若接线插柱(5)，电位器Rm(4)与表头A(1)，接线插柱(5-8)常联通，电位器Rm(4)与表头A(1)串联组成表头内阻，接线插柱(5-8)与接线插柱(5-5)常联通，接线插柱(5-4)分别与表头A(1)及档位开关K(2)的原点联通，所述的档位开关K(2)分别设有K-1，K-2，K-3档，档位开关K-1，K-2，K-3分别与接线插柱(5-14，5-9，5-6)联通，把相关电学元器件分别连接插入相关接线插柱(5)，组成不同的测量电路。
2.根据权利要求1所述的电磁学多用实验仪其特征是在面板(6)上设有1-27个接线插柱(5)，接线插柱(5-23)设为公共接线柱，接线插柱(5-24，5-25，5-26，5-27)分别设为直流电流接线插柱-A，直流电压接线插柱-V，交流电压接线插柱～V，及作测电阻接线插柱Ω。
3.根据权利要求1所述的电磁学多用实验仪，其特征是接线插柱(5-4)表头A(1)，电位器Rm(4)及接线插柱(5-8)之间组成调节表头内阻。
4.根据权利要求1或2所述的电磁学多用实验仪，其特征是所述的档位开关K分别设为电阻档K-1，电压档K-2，电流档K-3。
5.根据权利要求1或2所述的电磁学多用实验仪，其特征是所述的电学元器件包括电阻，电容，二极管，电插电子元件。
6.根据权利要求1或2所述的电磁学多用实验仪，其特征是面板(6)为透明有机玻璃板。
7.根据权利要求1所述的电磁学多用实验仪，其特征是表头A(1)为0～100μA的表头，比例臂Ra比例值分别为0.01，0.1，1，10，100。
8.根据权利要求1、或2之一所述的电磁学多用实验仪，其特征是接线插柱(5)设计为内中空，外螺母紧固的铜质接线柱。
专利摘要本实用新型公开了一种电磁学多用实验仪，它是在面板上设计了一个直观明了的综合电路，及若干接线插柱，只要按要求把相关元件分别插入相应的接线插柱，就分别可以做限流电路和分压电路的研究，伏安法测电阻，测量表头内阻，惠斯通电桥测电阻，低电阻的测量，用电容电桥测电容，用电感电桥测电感等十多个电磁学实验，其操作简单，效果好，真可谓一台仪器的价格多台仪器的使用。
文档编号G09B23/18GK2791782SQ20042006948
公开日2006年6月28日 申请日期2004年12月16日 优先权日2004年12月16日
发明者刘传安, 刘斯锐 申请人:宜春学院