原电池实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种原电池实验装置，主要应用于实验教学领域，其包括实验板、压片，所述实验板包括接线区域和与所述接线区域相邻的反应区域；所述压片包括压紧端和固定端，所述压紧端位于所述反应区域内，所述固定端通过紧固件连接于所述接线区域上，所述压片为导电体且至少设置有两片所述压片，通过所述装置可解决现有装置电解质溶液用量过多、演示材料单一等问题。
【专利说明】原电池实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种教学实验装置，特别是涉及一种用于化学实验的原电池实验
装直。
【背景技术】
[0002]随着国家推行素质教育以来，学校越来越重视学生在学习过程中理论与实践的结合，其中，通过教学实验来提高学生动手的动手能力及实践结合理论能力就是培养方式之一。通过教学实验，学生不仅可以更加形象地理解理论知识，同时在通过自己动手也锻炼自己的实践能力，另外还可以在实验过程中发现问题、提出疑问，依此来拓展学生的发散思维和想象力。
[0003]但是，经过长期的实践使用和实验课程发现，现有的很多教学实验装置都存在一定的缺陷，特别是在化学教学实验中，例如对于原电池反应原理的实验教学装置，通过长期的使用发现，其在满足实验课程要求和实验趣味性等方面有很大的不足。
[0004]参阅图1，示出了一款现有的原电池教学装置1，该原电池教学装置I包括一用于盛放电解质溶液的盒体121 ;及与该盒体配合的盒盖120，用于将所述盒体121封住，同时也方便先所述盒体121内添加(或者倾倒)电解质溶液；在所述盒盖120上设有两个电极，该电极一端为位于盒体121外部的锁紧螺栓110，用于将外接导线连接固定，另一端则为深入所述盒体121内部的固定夹，其用于夹持用于与电解质溶液反应的电极材料111 /112。在实际教学过程中发现，所述现有原电池教学装置I主要有以下几点不足:第一，所需实验电解质溶液的用量过大，向所述盒体内添加电解质溶液的量一般需要约50毫升，最低也要5毫升，试剂用量过大，资源浪费(因为反应过后的电解质溶液已经被污染)；第二，所述电极距离固定，不便进行更灵活的实验测试；第三，不方便添加电解质，添加电解质时需要将所述电极和盒盖一起提起，不便演示改变电解质溶液性质时的跟踪观测；第四，只能演示固态金属片作为原电池电极的原电池反应，不能演示粉末状的实验演示材料作为原电池电极的原电池实验；第五，没有定量测定电流或者电压的器材，需要另外选配。
[0005]另外，请参阅图2和图3，示出了现有技术中的另外两种在图1所示原电池教学装置I基础上的改进版的原电池教学装置I。其中，图2为针对图1中所示原电池教学装置I所存在的第五个缺点作出的改进版，即在所述盒盖120上的两电极之间固定安装一个检流表130，以此来解决没有测定器材的问题，但此改进所存在的问题是所述检流表130表头固定，不便进行电流和电压的切换测定；图3所示原电池教学装置I则是在所述图1所述装置的盒盖120上的两电极之间固定安装一个LED灯140，用以增加实验的趣味性，让学生观察所述原电池反应对LED灯140点亮程度来进一步了解和探索原电池反应，可是经过实际教学发现，由于LED灯140的点亮电压为1.8-2.5V，普通的铜锌电池也无法点亮，即使点亮了亮度也较低，并且LED灯140需要正确接入正负极才能点亮，从而增加了学生实验时的附加难度。
[0006]综上来看，现有的各种原电池教学实验装置，存在以上所列出的各种不足，这些不足或者缺陷将会降低实验教学的质量和趣味性，同时也不能激发学生的实验过程中的探索能力。
实用新型内容
[0007]鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种原电池实验装置，用于解决现有技术中所需电解质溶液用量过多、原电池电极演示材料种类单一等问题。
[0008]为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种原电池实验装置，其包括实验板、压片，所述实验板，包括接线区域和与所述接线区域相邻的反应区域，所述压片包括压紧端和固定端，所述压紧端位于所述反应区域内，固定端通过紧固件连接于所述接线区域，所述压片为导电体且至少设置有两片所述压片。
[0009]优选地，所述实验板为耐酸碱腐蚀的材料。
[0010]优选地，所述紧固件为螺栓与螺母。
[0011]优选地，位于所述接线区域上的所述固定端上设置有一与所述紧固件相配合的圆孔，所述紧固件通过所述圆孔将所述压片锁紧连接于所述接线区域和所述紧固件之间。
[0012]优选地，所述压片中部为一弧拱形结构。
[0013]优选地，所述实验板的反应区域为一凹槽或一凸围。
[0014]优选地，所述实验板的接线区域上还设置有一备用电极，包括电极柱、导线、及导电片，所述电极柱固定连接于所述接线区域上，所述导线一端连接于所述电极柱，另一端连接于所述导电片。
[0015]优选地，还包括一实验测量模块，其安装于所述接线区域上。
[0016]如上所述，本实用新型的原电池实验装置，具有以下有益效果:首先通过在所述实验区域内进行原电池反应，使得添加电解质溶液更加方便，且可以节省大量电解质溶液；其次，所述通过增加备用电极来丰富演示材料的种类，利用本实用新型可演示粉末状材料为反应极的原电池实验；另外，还可以通过旋转所述压片来调节电极距离；最后，还设置了一实验测量模块，用于测量原电池的电压或电流，使得所述原电池实验装置更加人性化和更具实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1至图3显示为现有技术中的原电池实验装置示意图。
[0018]图4显示为本实用新型原电池实验装置的俯视图。
[0019]图5显示为本实用新型原电池实验装置在实施例二中的左视图。
[0020]图6显示为本实用新型原电池实验装置在实施例三和实施例四中的俯视图。
[0021]图7显示为本实用新型原电池实验装置的实验测量模块的电路原理示意图。
[0022]图8显示为本实用新型配备实验测量模块的原电池实验装置的整体结构示意图。
[0023]标号说明
[0024]I 现有原电池教学装置
[0025]110锁紧螺栓
[0026]111电极材料
[0027]112电极材料[0028]120盒盖
[0029]121盒体
[0030]130检流计
[0031]140LED 灯
[0032]2原电池实验装置
[0033]3实验板
[0034]31接线区域
[0035]32反应区域
[0036]321凹槽
[0037]40压片
[0038]50紧固件
[0039]60备用电极
[0040]61电极柱
[0041]62导线
[0042]63导电片
`[0043]7实验测量模块
[0044]71电压表
[0045]72电流表
[0046]73直流电源
[0047]74第一单刀双掷开关
[0048]740动端
[0049]742第一不动端
[0050]744第二不动端
[0051]75第二单刀双掷开关
[0052]750动端
[0053]752第一不动端
[0054]754第二不动端
[0055]76表笔插孔
[0056]760正极表笔插孔
[0057]762负极表笔插孔
[0058]77白炽灯
[0059]8表笔
[0060]81插头
[0061]82导线
[0062]83测量笔头
【具体实施方式】
[0063]以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。[0064]须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0065]第一实施例
[0066]如图4所示，为了解决现有技术中原电池教学装置的缺陷或者不足，本实用新型提供一种原电池实验装置2，包括紧固件50、实验板3、及压片40，其中，所述实验板3具体为耐酸碱腐蚀性的材质，包括接线区域31和与所述接线区域31相邻的反应区域32，所述压片40包括压紧端和固定端，所述压紧端位于所述反应区域内32，所述固定端通过所述紧固件50固定连接于所述接线区域31上，所述压片40为导电体且至少设置两片所述压片40。
[0067]其中，所述紧固件50可以选择螺栓与螺母，其同时也可以起作为接线柱的效果，另外，位于所述接线区域31上的所述固定端可绕所述紧固件50旋转，进而使两所述压片40压紧端之间的间距可调，这样使得对于不同长短的固体电极材料都可以通过调节所述压片40旋转来达到所需的距离。
[0068]通过以上技术方案便可实施原电池实验，为了详细地了解所述原电池实验装置2的技术方案，这里以锌铜原电池实验为例来具体说明所述原电池实验装置2的技术方案的实施方式:首先准备一锌片、一铜片、滤纸片及稀硫酸溶液等，来作为原电池实验演示的材料；然后，将滤纸片平铺于所述实验板3的反应区域32底部，接着将铜片和锌片(以最大间隔)左右并置平铺于所述滤纸片上方(也即所述铜片和锌片不重叠且都与所述滤纸片接触)，再用两个所述压片40的压紧端压紧所述铜片和锌片；最后，取少量稀硫酸溶液滴加于所述铜片与锌片之间的滤纸上，保证滤纸中间区域充分润湿，之后只要再用导线62将位于所述实验板3接线区域31上的所述压片40的固定端相连通，即可使所述锌片和铜片开始与稀硫酸发生反应，也即构成原电池。
[0069]因此，综合以上技术方案和实施方式说明，可以看出本实用新型原电池实验装置2结构简单、从而制造成本低廉，而且所述结构解决了现有装置不方便添加电解质的问题，同时反应溶液稀硫酸溶液的所需量也较少，相对现有实验装置，可大大减少稀硫酸溶液的用量，并且可以达到同样的实验目的，从而节约了实验耗材。
[0070]实施例二
[0071]为了进一步满足实际实验的需求，同时也为了克服现有试验装置的不足，这里再例举几个优选地实施方式来说明本实用新型，从而使本【技术领域】内的技术人员可以更好的理解和实施所述原电池实验装置2。
[0072]如图5所述，示出了本实用新型原电池实验装置2的一左视图，在本实施例二中，所述压片40的中部(即两端之间)为一弧拱形结构，这样设计使所述压片40具更有弹性，进而使位于所述反应区域内32的所述压片40压紧端可以紧贴于所述实验板3之上；另外，将所述实验板3的反应区域设置为一凹槽321，用以作为实验反应槽，这样做的是为了防止所用滤纸上多余的液体渗出后流到实验装置外，从而保证实验更具安全性，应当理解的是，也可以将所述实验板3的反应区域32设置为一凸围，或者是任何防止多余液体流出的隔离方式。本实施例中其余结构和连接关系与第一实施例相同，故不再赘述。
[0073]本实施例二所述原电池实验装置2的结构，主要是针对实验电极材料的压固方面所做的优选结构，且所述压片40的材料选用不锈钢，这样，所述弧拱形结构将使位于所述反应区域32的所述压片40压紧端更具弹性和压紧力，即在压紧所述实验电极材料时可以对其施加更大的压紧力，从而使得实验演示所需的会发生原电池反应的实验演示材料之间接触更加充分。
[0074]实施例三
[0075]经过实际使用发现，现有的教学装置只能演示固态金属片作为原电池电极的原电池反应实验，不能演示粉末状药品作为原电池电极时的原电池实验，因此，本实用新型在实施例三中采用一种优选实施方式来解决现有装置的问题。
[0076]如图6所示，示出了所述原电池实验装置2在实施例三中的一俯视示意图，其中，所述实验板3的接线区域31上设置有一备用电极60，包括电极柱61、导线62、及导电片63，所述电极柱61固定连接于所述接线区域31上，所述导线62 —端连接于所述电极柱61，另一端连接于所述导电片63。其余结构和连接关系与第一实施例或者实施例二相同，这里不在具体描述。
[0077]本实施例三对所述原电池实验装置2做以上结构优选设计，是为了弥补现有装置只能演示固态金属片作为原电池电极的原电池实验的缺陷。下面以一粉末状的实验演示材料作为原电池电极的具体实验来说明所述原电池实验装置2在实施例三中的实施方式，此处以锌片、MnO2粉末、及NH4Cl饱和溶液构成原电池的实验来具体说明:首先旋转移动所述压片40远离所述实验板3的反应区域32，然后将所述备用电极60的导电片63置于所述反应区域32正中，接着取一锌片平铺于所述导电片63上方(保证接触良好)，再取一滤纸片平铺于所述锌片上方，接着再取适量MnO2粉末均匀铺撒在所述滤纸片上，再取适量饱和NH4Cl溶液滴加到所述MnO2粉末上(保证充分浸湿)，最后在所述MnO2粉末上方平铺一铜片，并用所述压片40的压紧端置于铜片上，接着用导线62将所述备用电极60的电极柱61和任一所述压片40的固定端相连接便可使所述实验板3上的所置药品发生反应。
[0078]通过以上所述实施三，即可实现粉末状的实验演示材料作为原电池电极时的原电池演示实验，从而解决了现有装置只能演示固态金属片作为原电池电极的原电池实验的问题。
[0079]实施例四
[0080]除了实施例三中所述的可以演示粉末状的实验演示材料作为原电池电极外，所述原电池实验装置2还可以演示空气作为原电池电极的原电池实验(主要利用空气中的氧气)，例如利用铝、NaCl、及O2来产生的空气电池，下面将详细介绍利用所述原电池实验装置2来演示所述空气电池。
[0081 ] 具体地，实验演示所需材料有一铜片、一铝片、滤纸片、活性炭适量、NaCl饱和溶液适量等，首先旋转移动所述压片40至离开所述反应区域32，将所述备用电极60的导电片63置于所述反应区域32正中，将所述铝片平铺于所述导电片63上方(保证接触良好)，接着将所述滤纸片平铺于所述铝片上方，然后取适量所述活性炭粉末均匀铺撒在所述滤纸片上，接着取适量所述饱和NaCl溶液滴加到所述活性炭粉末上(保证充分浸湿)，并将所述铜片平铺于所述活性炭粉末上，之后用所述压片40均压于所述铜片上(保证压紧金属片)，此时只要将所述备用电极60的电极柱61和任一所述压片40固定端用导线62相连接，就可以触发原电池反应。
[0082]通过以上实施例三和四，可以看到通过在所述接线区域31设置所述备用电极60可以极大的丰富所述原电池实验装置2的演示实验类型。
[0083]实施例五
[0084]在教学实验中，进行原电池实验主要是为了对原电池反应的一些特征参数进行测量来了解其性质，或者做一些探索性操作来进一步了解原电池反应的本质或特点。比较常见的实验目的有，测量空载下原电池反应时的电压值或者电流值，为了实现此目的，本实施例优选地在所述实验板3上的接线区域31增加一实验测量模块7，用以测量原电池反应时的电压或电流。
[0085]如图7所示，示出了所述实验测量模块7的电路示意图，其具体至少包括电压表71、电流表72、白炽灯77、第一单刀双掷开关74和第二单刀双掷开关75、表笔插孔76、及直流电源73，其中所述表笔插孔76包括正极表笔插孔760和负极表笔插孔762，所述电压表71和电流表72具有正负极和测试端，所述正负极对应地并联连接于所述直流电源73的正负极；所述第一单刀双掷开关74的第一不动端742和第二不动端744分别电性连接于所述电压表71和电流表72的负极，其动端740电性连接于负极表笔插孔762 ;所述第二单刀双掷开关75的第一不动端752电性连接于所述测试端,其动端750电性连接于正极表笔插孔760 ;另外，所述负极表笔插孔762和所述第二单刀双掷开关75的第二不动端754分别电性连接于所述白炽灯77的两极。
[0086]为了进一步说明以上技术方案，这里结合一具体实验来说明所述实验测量模块7的实施方式，请参阅图8，示出了一具有实验测量模块7的原电池实验装置2示意图，在图8中所述实验测量模块7还包括表笔8，该表笔8包括正极表笔和负极表笔8，所述表笔8包括插头、测量笔头83、及导线82，所述导线82两端分别电性连接于所述插头80和测量笔头83，其中所述插头与所述正、负极表笔插孔(760、762)配合，即其可拔插于所述正、负极表笔插孔(760、762)，所述表笔8是为了使测试更加方便快捷。
[0087]具体的，请结合图7与图8，这里以测试第一实施例中的锌铜原电池为例来具体说明所述实验测量模块7的实施方式:首先，将所述表笔8对应地插入所述正负极表笔插孔(760、762)，同时将锌铜原电池反应所需材料安装好(S卩如第一实施例中所述，只差最后将所述两压片40用导线62相连接以触发反应这一步)，然后将所述实验测量模块7连通电源，将所述第一单刀双掷开关74拨向电流表72端(即动端740与不动端744相连接)，将第二单刀双掷开关75拨向所述测试端(即动端750与不动端752相连接)，接着将所述正极表笔和负极表笔对应地插头80插入所述正、负极表笔插孔(760、762)并将两所述测量笔头83分别与两所述压片40接触，即可触发所述反应区域32的原电池反应和测量原电池反应的电流情况；另外，如果要测量原电池反应的电压情况，则可以将所述第一单刀双掷开关74拨向电压表71端(即动端740与不动端742相连接)，即可实现测量原电池反应的电压情况。
[0088]进一步地，为了增加教学实验的趣味性，还在所述实验测量模块7中设置了一白炽灯77，可将其与原电池的两极相连接，以此来观察该白炽灯77能否被点亮，若要演示所述白炽灯，只需将第二单刀双掷开关75拨向白炽灯77 (即动端750与不动端754相连接)，接着将所述正极表笔和负极表笔对应地插头80插入所述正、负极表笔插孔(760、762)并将两所述测量笔头83分别与两所述压片40接触(或者是所述备用电极60的电极柱61和任一所述压片40固定端)，即可触发原电池反应并实现其与所述白炽灯77的连接。与现有装置所不同的是，本实用新型采用的是白炽灯77而非LED灯，在实际使用过程中发现，如果采用LED灯的话，其连接需要分正负极且原电池电压根本不够点亮所述LED灯(因为点亮所述LED灯所需电压大约为1.8-2.5V，而原电池一般达不到所需电压)，从而使得其意义不大，而本实用新型采用白炽灯77则刚好克服现有的缺陷，这主要体现在所述白炽灯77连接电源不需分正负极，且其点亮电压较低，容易被原电池点亮。
[0089]同理，对于实施例三和实施例四中的原电池，也可以通过本实施例五中的所述实验测量模块7来测量，例如，对于实施例三中的对于粉末状的实验演示材料作为原电池电极的演示实验，如果要测量原电池的电压或者电流，只需按照实施例五中的方式连接所述实验测量模块7，然后再将所述正极表笔和负极表笔的测量笔头83分别与备用电极60的电极柱61和任一所述压片40固定端相接触，即可触发所述反应区域32的原电池反应并可实现测量原电池反应的电流或者电压情况，对于实施例四也一样。
[0090]需要提醒的是，本实施例五中的所述直流电源73采用的是干电池，这主要是为了考虑使实验装置更加轻便和结构简单，当然也可以采用其他的直流电源73。
[0091]综上所述，本实用新型原电池实验装置通过在所述实验区域内进行原电池反应，使得添加电解质溶液更加方便，且可以节省大量电解质溶液；其次，所述通过增加备用电极60来丰富原电池电极演示材料的种类，利用本实用新型可演示粉末状的实验演示材料和空气(主要利用空气中的氧气)作为原电池电极(或者参与原电池反应)的原电池实验；另外，还可以通过旋转所述压片来调节电极距离；最后，还设置了一实验测量模块，用于测量原电池的电压或电流，使得所述原电池实验装置更加人性化和更具实用性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0092]上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种原电池实验装置，其特征在于，包括: 实验板，包括接线区域和与所述接线区域相邻的反应区域； 压片，包括压紧端和固定端，所述压紧端位于所述反应区域内，固定端通过紧固件连接于所述接线区域，所述压片为导电体且至少设置有两片所述压片。
2.根据权利要求1所述的原电池实验装置，其特征在于:所述实验板为耐酸碱腐蚀的材料。
3.根据权利要求1所述的原电池实验装置，其特征在于:所述紧固件为螺栓与螺母。
4.根据权利要求1所述的原电池实验装置，其特征在于:位于所述接线区域上的所述固定端上设置有一与所述紧固件相配合的圆孔，所述紧固件通过所述圆孔将所述固定端连接于所述接线区域和所述紧固件之间。
5.根据权利要求1所述的原电池实验装置，其特征在于:所述压片的中部为一弧拱形结构。
6.根据权利要求1至5任一项所述的原电池实验装置，其特征在于:所述实验板的反应区域为一凹槽或一凸围。
7.根据权利要求1至5任一项所述的原电池实验装置，其特征在于:所述实验板的接线区域上还设置有一备用电极，包括电极柱、导线、及导电片，所述电极柱固定连接于所述接线区域上，所述导线一端连接于所述电极柱，另一端连接于所述导电片。
8.根据权利要求7所述的原电池实验装置，其特征在于:还包括一实验测量模块，其安装于所述接线区域上，所述实验测量模块包括电压表、电流表、白炽灯、第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关、正极表笔插孔和负极表笔插孔、及直流电源，其中: 所述电压表和电流表具有正负极和测试端，所述正负极对应地并联连接于所述直流电源的正负极；所述第一单刀双掷开关的第一不动端和第二不动端分别电性连接于所述电压表和电流表的负极，其动端电性连接于负极表笔插孔；所述第二单刀双掷开关的第一不动端电性连接于所述测试端，其动端电性连接于正极表笔插孔；另外，所述负极表笔插孔和所述第二单刀双掷开关的第二不动端分别电性连接于所述白炽灯的两极。
9.根据权利要求8所述的原电池实验装置，其特征在于:所述实验测量模块还包括正极表笔和负极表笔，所述表笔包括插头、测试笔头、及导线，所述导线两端分别电性连接于所述插头和测试笔头，其中所述插头与所述正、负极表笔插孔相配合。
10.根据权利要求8所述的原电池实验装置，其特征在于:所述直流电源为干电池。
【文档编号】G09B23/24GK203503217SQ201320645247
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2013年10月18日
【发明者】杨明华 申请人:杨明华