专利名称：一种lc电磁振荡演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及教学模型或者教具领域，尤其涉及一种LC电磁振荡演示仪。
背景技术：
电磁振荡是指，在电路中，电荷和电流以及与之相联系的电场和磁场周期性地变化，同时相应的电场能和磁场能在储能元件中不断转换的现象。在中学物理教学中，如何向初次接触电磁振荡的学生解释这一看不见摸不着的现象和原理、加深学生记忆、提高学生的学习兴趣，成为教学的难点。公开号为CN2310348Y的专利文献公开了一种LC电磁振荡演示仪，其采用表头指针演示电磁振荡过程及LC参数之间关系，但是专利申请人认为该演示仪还不够直观形象，尤其对于初次接触电磁振荡的学生来说，演示效果还不够理想。
实用新型内容为了解决上述的技术问题，本专利的目的是提供一种LC电磁振荡演示仪，将看不见摸不着的LC电磁振荡现象变成一个直观醒目的模型，使学生看了以后，能直观、形象地显示电容和电感的电位、电流的变化，如电流流动的方向，及电容中的电位变化，加深印象，加强记忆,深刻理解抽象的电磁振荡的实质。为了达到上述的目的，本专利采用了以下的技术方案:—种LC电磁振荡演不仪,包括用于代表电容的盒体、用于代表电感的圆筒、LED灯条和控制器；所述盒体上排列设有多组能够分别点亮或者熄灭的、表示电容电位的LED灯组；所述LED灯条在圆筒上绕有多圈并两端与盒体相接，所述LED灯条由多组能够分别点亮或者熄灭的LED灯组构成并且各组LED灯组中的LED灯交错排布设置；所述盒体上的各组LED灯组由控制器控制实现依次点亮或者依次熄灭，与之相对应地，LED灯条上的各组LED灯组由控制器控制实现交替点亮。采用依次点亮或者熄灭的LED灯组表示电容的电位(电荷)变化，采用LED灯条卷绕在圆筒上表示电感并采用交替点亮的LED灯组产生追逐效果表示电流(电荷)流动的过程，直观、形象的展示了 LC电磁振荡现象和原理。所述控制器包括提供各组LED灯组电源的供电电路和控制各组LED灯组点亮或者熄灭的控制电路。作为优选，所述供电电路包括电池和三极管，每组LED灯组中的各LED灯并联后与一个三极管串接，该三极管作为控制该组LED灯组点亮或者熄灭的电子开关，多组LED灯组及其三极管相互并联接在电池两端，这样电路简单、性能可靠、成本低。作为优选，所述控制电路包括555定时器和十进制计数器CD4017，555定时器的输出端连接十进制计数器⑶4017的时钟输入端，十进制计数器⑶4017的多个输出端分别经开关二极管4148连接供电电路中各组LED灯组的三极管的基极，这样电路简单、性能可靠、成本低。本专利由于采用了以上的技术方案，将看不见摸不着的LC电磁振荡现象变成一个直观醒目的模型，使学生看了以后，能直观、形象地显示电容和电感的电位、电流的变化，如电流流动的方向，及电容中的电位变化，加深印象，加强记忆，深刻理解抽象的电磁振荡的实质。电路简单，演示效果好。
图1是本专利的结构示意图；图2是本专利的控制电路的电路原理图； 图3是本专利的供电电路的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本专利的具体实施方式
做一个详细的说明。实施例1:如图1所不的一种LC电磁振荡演不仪,包括用于代表电容的盒体1、用于代表电感的圆筒2、LED灯条3和控制器4 ;所述盒体I上排列设有a、b、c三组能够分别点亮或者熄灭的、表示电容电位的LED灯组；所述LED灯条3在圆筒2上绕有多圈并两端与盒体I相接，所述LED灯条3由d、e、f三组能够分别点亮或者熄灭的LED灯组构成并且各组LED灯组中的LED灯交错排布设置；所述盒体I上的各组LED灯组由控制器4控制实现依次点亮或者依次熄灭，与之相对应地，LED灯条3上的各组LED灯组由控制器4控制实现交替点亮。表示电流在流动。所述控制器4包括提供各组LED灯组电源的供电电路和控制各组LED灯组点亮或者熄灭的控制电路。如图3所示，所述供电电路包括电池和三极管8050，每组LED灯组中的各LED灯并联后与一个三极管串接,该三极管作为控制该组LED灯组点亮或者熄灭的电子开关，该三极管的集电极通过电阻连接该组LED灯组，该三极管的基极和发射极之间跨接电阻限压，该三极管的基极经电阻连 接控制电路的信号输出端；每组LED灯组采用相同电路，六组LED灯组及其三极管相互并联后接在电池、开关两端。当a或b f得高电位时，相应的8050得电,其集电极所带的LED灯组亮；相反a或b f低电位时,其集电极所带的LED灯组熄灭。如图2所示，所述控制电路包括555定时器和十进制计数器⑶4017，555定时器的输出端(第3脚)连接十进制计数器CD4017的时钟输入端，十进制计数器CD4017的多个输出端分别经开关二极管4148连接供电电路中各组LED灯组的三极管的基极。⑶4017是十进制基数\分频器，它的内部由计数器和译码器两部分组成，由译码输出实现对脉冲信号的分配，整个输出时序就是QO、Ql、……、Q9依次出现与时钟同步的高电平，宽度等于时钟周期。该十进计数器通过第5脚是输出端Q6经二极管连接第15脚，改变为六进制计数器，逢6置O ;其中，第3脚是输出端Q0，分别经开关二极管4148连接a、b、C、d四个LED灯组的三极管8050的基极控制输入端；第2脚是输出端Q1，分别经开关二极管4148连接b、c、e三个LED灯组的三极管8050的基极控制输入端；第4脚是输出端Q2，分别经开关二极管4148连接c、f两个LED灯组的三极管8050的基极控制输入端；第7脚是输出端Q3，经开关二极管4148连接d —个LED灯组的三极管8050的基极控制输入端；第10脚是输出端Q4，分别经开关二极管4148连接c、f两个LED灯组的三极管8050的基极控制输入端；第I脚是输出端Q5，分别经开关二极管4148连接b、c、e三个LED灯组的三极管8050的基极控制输入端。进一步说明如下:如图1所示，表示电容的盒体I中包含有a(al、a2、a3、a4)，b(bl、b2、b3、b4)，c (Cl、c2、c3、c4)三组发光二极管组成的电位显示器，a、b、c三组均亮表示电容中的电位(电荷)是满的,尤如手机中的电池显示器。如b、c 二组亮，表示电容中的电位(电荷)只有三分之二，如只有c组亮，则表示电容中的电位(电荷)只有三分之一，如a、b、c三组均不亮，表示电容中的电位(电荷)为零，电荷均流到电感中去了。这时，电感反过来向电容充电了，于是电容中又有电了，先是c组亮，再是b、c 二组亮，最后a、b、c三组均亮。这时表明电容的电荷被充满了。于是电容又开始向电感放电。如此反复，循环下去，就形成了 LC电磁振荡。当然如果没有能量补充，这种电磁振荡会慢慢停下来，这是因为电流流过导线会有一定的损耗，慢慢损耗完了，就停止了。本模型只表示振荡的时候的电位电流的变化情况，并不考虑损耗问题，其原理也只是定性分析，不是定量分析。LED灯条3采用表征电流
流动的追逐灯设计。追逐灯由d(dl、d2......dn),e(el、e2......en),f(fl、f2......fn)三组
LED灯组组成，每组多个灯。首先是d组灯亮，其次是e组灯亮，再次是f组灯亮。亮灯由d组跳到e组，再由e组跳到f组。这表示电容向电感放电时的电流方向。电容放完电后，电感向电容充电，灯亮的次序倒过来。它的跳动方向表示电感向电容充电。该d、e、f灯亮跳动情况要与电容电位显示同步进行。演示时，由555时基电路产生时基信号，最好是每秒1-2次(可调至以学生能看清楚为准，太快会看不清，太慢也不好)，由555的第3脚输出，进入CD4017十进计数器的14脚，该脚是上升沿脉冲计数输入脚。该十进计数器通过第5脚经二极管连接第15脚，改变为6进计数器，逢6置O。3脚是Q(O)，此时要带动a、b、c及d四组灯同时亮，所以要有4个开关二极管4148分别送高电位给图3中的a、b、c、d端，使这四组的8050三极管基极得电，使a、b、c、d四个8050集电极有电流通过,相应a、b、c、d四组发光管亮。555送出一个脉冲后，⑶4017计数到Ql时，相应b、c、e三组灯亮。⑶4017计数到Q2时，相应C、f 二组灯亮。⑶4017计数到Q3时，相应d组灯亮。⑶4017计数到Q4时C、f 二组灯亮。⑶4017计数到Q5时b、c、e三组灯亮。⑶4017计数到Q6时，置0，变为QO，如此循环。本LC电磁振荡演示仪由4节5号电池供应，是一个便携式的装置，便于移动，轮流给学生观看。
权利要求1.一种LC电磁振荡演示仪，其特征在于，包括用于代表电容的盒体(I)、用于代表电感的圆筒(2)、LED灯条(3)和控制器(4);所述盒体(I)上排列设有多组能够分别点亮或者熄灭的、表示电容电位的LED灯组；所述LED灯条(3)在圆筒(2)上绕有多圈并两端与盒体(I)相接，所述LED灯条(3)由多组能够分别点亮或者熄灭的LED灯组构成并且各组LED灯组中的LED灯交错排布设置；所述盒体(I)上的各组LED灯组由控制器(4)控制实现依次点亮或者依次熄灭，与之相对应地，LED灯条(3)上的各组LED灯组由控制器(4)控制实现交替点亮，表示电流在流动。
2.根据权利要求1所述的一种LC电磁振荡演示仪，其特征在于，所述控制器(4)包括提供各组LED灯组电源的供电电路和控制各组LED灯组点亮或者熄灭的控制电路。
3.根据权利要求2所述的一种LC电磁振荡演示仪，其特征在于，所述供电电路包括电池和三极管，每组LED灯组中的各LED灯并联后与一个三极管串接，该三极管作为控制该组LED灯组点亮或者熄灭的电子开关，多组LED灯组及其三极管相互并联接在电池两端。
4.根据权利要求3所述的一种LC电磁振荡演示仪，其特征在于，所述控制电路包括555定时器和十进制计数器⑶4017，555定时器的输出端连接十进制计数器⑶4017的时钟输入端，十进制计数器⑶4017的多个输出端分别经开关二极管4148连接供电电路中各组LED灯组的三极管的基极。
专利摘要本实用新型一种LC电磁振荡演示仪，涉及中学物理教学模型或者教具领域。本实用新型包括用于代表电容的盒体、用于代表电感的圆筒、LED灯条和控制器；盒体上排列设有多组能够分别点亮或者熄灭的、表示电容电位的LED灯组；LED灯条在圆筒上绕有多圈并两端与盒体相接，LED灯条由多组能够分别点亮或者熄灭的LED灯组构成并且各组LED灯组中的LED灯交错排布设置；盒体上的各组LED灯组由控制器控制实现依次点亮或者依次熄灭，与之相对应地，LED灯条上的各组LED灯组由控制器控制实现交替点亮，表示电流在流动。本实用新型能直观、形象、醒目地显示电容和电感间电位和电压的变化，和电流流动的方向，及电容中的电位变化，加深学生的印象，加强记忆，深刻理解。
文档编号G09B23/18GK203038543SQ201320078060
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月27日 优先权日2013年1月27日
发明者白小珍 申请人:白洪义