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，具体来讲是一种焦耳定律实验器，属于教学演示设备技术领域。

背景技术：

焦耳定律实验器用于验证通电导体放出的热量与电流强度、导体电阻、通电时间的关系Q＝I²Rt，这是中学物理教学中必做的实验。通常实验方法有两种：

a.用2-3组量热桶组合实验；优点：有保温层，隔绝外界温度对实验的影响；缺点：需要用两组以上的量热桶做串联或者并联实验，实验器材搭建有难度，准备时间较长。

b.焦耳定律演示器；优点：实验结果比较容易直观的观察；缺点：用液位高度间接表示热量高低，只能用于演示实验。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种一体化设计、试验准确的焦耳定律实验器。

本实用新型专利是通过以下技术方案实现的：

一种焦耳定律实验器，包括若干并排设置的实验桶，在每个实验桶中分别设有电阻和温度计，还包括盖在实验桶上的PCB电路板，电阻通过导线电连PCB 电路板并且较长的导线使电阻伸入实验桶中，温度计穿过PCB电路板上预设的通孔伸入实验桶中。

本实用新型进一步限定的技术方案为：

进一步的，实验桶包括立在底座上的多个上开口保温筒和立在基板上的多个保温套管，每个保温套管对应插入一个保温筒中，并且保温套管的外壁和保温筒的内壁间留有间隙；PCB电路板贴合固定在基板上，PCB电路板上的每个电阻分别对应深入保温套管内部，PCB电路板在对应保温套管处设有供温度计插入的通孔。

进一步的，PCB电路板上设有两路独立的电路分别为并联电路和串联电路，所述并联电路包括直流电源和并联在直流电源间的三组电阻电路分别为第一组电阻电路、第二组电阻电路和第三组电阻电路，第一组电阻电路包括顺序电联的电流表、基础电阻、电阻值为基础电阻一半的第一副电阻和并联在第一副电阻两端的开关，第二组电阻电路包括顺序电联的电流表、基础电阻、电阻值与基础电阻相当的第二副电阻和并联在第二副电阻两端的开关，第三组电阻电路包括顺序电联的电流表和基础电阻；所述串联电路包括直流电源和串联在直流电源中的三个电阻分别为第一串联电阻、第二串联电阻和第三串联电阻，第一串联电阻、第二串联电阻和第三串联电阻顺序倍增。

进一步的，PCB电路板上温度计均与远端的数据采集计算机通讯连接。

本实用新型的有益效果为：

1.一体化设计，内置发热元件(含串、并联电路)、数显电流表；接通电源，连接温度传感器就可以实验，实验准备时间短。

2.有6个实验腔体(有内、外保温桶)，外界温度对实验的影响较小。

3.发热元件是高精度电阻，阻值更加准确，实验电流值更准确。

4.实验介质可以是空气，也可用煤油。

5.本实验器是直接测温度，更直观。

附图说明

图1为本实用新型的装配示意图；

图2为本实用新型的使用结构示意图；

图3为本实用新型中电路示意图；

图4为本实用新型中电路示意图。

图中：PCB电路板1，温度探孔2，保温套管3，电阻4，保温筒5，底座6，温度传感器的探头7，电源接线柱8。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，现结合附图进一步阐述本实用新型专利是如何实施的：

一种焦耳定律实验器，包括分两排设置的实验桶，在每个实验桶中分别设有电阻4和温度传感器的探头7，还包括盖在实验桶上的PCB电路板1，电阻4 通过导线电连PCB电路板1并且较长的导线使电阻4伸入实验桶中，温度传感器的探头7穿过PCB电路板1上预设的温度探孔2伸入实验桶中。

实验桶包括立在底座6上的6个上开口保温筒5和立在基板上的6个保温套管3，每个保温套管3对应插入一个保温筒5中，并且保温套管3的外壁和保温筒5的内壁间留有间隙；PCB电路板1贴合固定在基板上，PCB电路板1上的每个电阻4分别对应深入保温套管3内部，PCB电路板1在对应保温套管3处设有供温度传感器的探头7插入的温度探孔2。

工作过程和原理：

电路面板的下半部分是“串联电路”(研究电流热效应与电阻的关系) Q＝I²Rt，与电阻(阻值)的成正比，三个同时比较，时间t是相同的。

1.将温度传感器的探头分别插在3Ω、6Ω、9Ω橡胶塞插孔内，调节塞子及探头高度，插入温度探头孔内；

2.接入学生电源，电压不可大于10V；

3.接入温度传感器和电脑建立连接；

4.打开DIS系统软件，点击“教材通用软件”“新建实验”，选择“快速实验”，建立“温度—时间”坐标关系，实验时间设置选择“10分钟”，采集间隔选择“1秒”；

5.闭合开关，点击“开始”按钮开始采集数据，打开电源开关，接通电路；

6.实验结束后，单击“停止”按钮，结束实验，分析并保存实验数据，通过实验数据不难得出温度升高量与电阻成正比。

电路面板的上半部分是“并联电路”(研究电流热效应与电流的关系) Q＝I²Rt，与电流的平方成正比(对应三个电流表会显示三个电阻的电流值)，三个同时比较，时间t是相同的。

其实验过程基本与串联电路一致，通过采集的数据不难得出温度升高量与电流的平方成正比。