一种多介质抽屉式翻转两用模拟静电场描绘仪的制作方法

本实用新型涉及科教器材的技术领域，更具体地，涉及一种多介质抽屉式翻转两用模拟静电场描绘仪。

背景技术：

静电场描绘实验仪是一种物理实验仪器，主要用于大专院校基础物理实验教学。开展该实验教学的目的在于：1.让学生学习模拟法研究静电场的一般方法，研究静电场的分布及特点；2.加深对电场强度和电势概念的理解，了解静电场的电势和电场强度的分布在静电应用技术领域的重要作用；3.学习图示法表示实验结果的方法。描绘静电场的方法有多种，比如，电解槽法、火花打孔记录法、复印法、等臂记录模拟法等，等臂记录模拟法是目前实验教学中常采用的静电场描绘方法。

等臂记录模拟法描绘静电场，一般是电极架下层放置电极，导电介质为导电纸、导电微晶、导电玻璃或水等，电极架上层铺设坐标纸，由等臂探针中的下臂测量探针确定等势点位置，按压上臂记录探针在坐标纸上进行对应位置记录。常用的等臂记录模拟法静电场描绘实验仪使用中存在一些缺点和不便之处：实验前需要连接多条导线；电极两端电压固定，通过电压等分器非连续性拆分电压；导电纸容易划破，更换导电纸较为繁琐；打孔记录需要手指按压，往往实验结束学生手指疼痛；电极板功能单一，且电极板与电极架是固定在一起的，更换导电介质需要更换整个电极架等。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、布局合理紧凑、使用方便、实验效果好、性价比高、方便师生的教与学的多介质抽屉式翻转两用模拟静电场描绘仪。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种多介质抽屉式翻转两用模拟静电场描绘仪，包括第一支撑板、第二支撑板以及支柱，所述第一支撑板、第二支撑板平行设置，所述支柱连接于第一支撑板和第二支撑板之间，所述第一支撑板的一端固定设有可连续调整施加电压的可调电压源，所述第一支撑板上铺设有坐标纸，所述第二支撑板上可拆卸连接有电极板；所述坐标纸上方配合设有第一探针，所述电极板的上方配合设有第二探针，所述第一探针、第二探针上连接有探针架，所述第一探针、第二探针位于同一铅垂线上，所述探针架为等势体结构，探针架上连接有数字电压表；所述电极板的两面均设有第一电极和第二电极，所述电极板的一面设有第一导电介质，其对面设有第二导电介质。

本实用新型的多介质抽屉式翻转两用模拟静电场描绘仪，电极板为独立于第二支撑板的电极板模块，电极板可从第二支撑板上推拉和翻转以更换导电介质，更换操作简单快捷。通过移动探针架使得第二探针在电极板上滑动，用来探测电极板上电场各处的电势数值，第一探针与第二探针始终保持在同一铅垂线上，以便移动探针架时第一探针和第二探针的运动轨迹始终同步，第二探针探出等势点后，电势值在数字电压表上数字化显示，并通过第一探针在坐标纸上打孔。本实用新型的电极板电极两端的电压连续可调，应用范围更为广泛。

进一步地，所述第一导电介质选自导电纸、导电微晶、导电玻璃中的一种，所述第二导电介质选自水、电解液中的一种，所述电极板的一面设有用于盛装导电液体介质的凹槽。

进一步地，所述电极板上设有若干第一磁铁，所述第二支撑板的顶面设有若干与第一磁铁配合的第二磁铁。电极板的两面分别为导电固体介质和导电液体介质，电极板可从第二支撑板上推拉和翻转以更换导电介质，操作方便快捷。

进一步地，所述探针架包括第一探针臂、第二探针臂以及操作手柄，所述第一探针臂平行设于第二探针臂的上方，所述操作手柄连接于第一探针臂、第二探针臂的一端，所述第一探针、第二探针分别设于第一探针臂、第二探针臂的另一端。第一探针、第二探针安装在长度相等的第一探针臂、第二探针臂的末端，第一探针臂和第二探针臂分别连接在操作手柄的上下两端，便于探针架的移动。

进一步地，所述第一探针、第二探针为钢质结构，所述第一探针臂、所述第二探针臂均为弹性簧片结构。进一步地，所述可调电压源外罩设有控制柜，所述数字电压表设于控制柜内，所述探针架与数字电压表电连接。数字电压表可实时显示测量点的电势，便于参与实验的学生实时、准确地读取测量点的电势。

进一步地，所述控制柜上设有用于读取数字电压表的读数窗口、调整可调电压源电压的旋钮以及用于切换描绘仪工作状态的开关，所述工作状态包括端压状态和测量状态。当处于端压状态时，通过旋钮调整电极板电极两端电压大小；当处于测量状态时，数字电压表实时显示测量点的电势大小；其中端压状态与测量状态通过开关切换。

进一步地，所述描绘仪还包括电动打孔开关，所述电动打孔开关电连接有工作电源；所述第一探针连接有通电产生磁场的电磁线圈装置，所述电磁线圈装置与工作电源电连接。点按打孔开关，电磁线圈装置通电，通电线圈产生瞬时电磁推力，推动第一探针向下运动在坐标纸上打孔；打孔完毕后，断开打孔开关，瞬时电磁推力消失，第一探针回复到初始状态。

进一步地，所述施加电压为0.00 V~18.00 V。施加电压连续可调，适用于多个电极端电压情况下的静电场的描绘。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型电极板为独立于第二支撑板的电极板模块，两面分别为导电固体介质和导电液体介质，电极板可从第二支撑板上推拉和翻转以更换导电介质，操作方便快捷。

（2）本实用新型通过点按打孔开关控制打孔操作，避免手按探针打孔的痛苦，操作方便，实验效果好，性价比高，方便师生进行实验教学与学习。

（3）本实用新型施加在电极板电极两端的电压连续可调，测试得到的电压值用数字化方式显示，便于实时、准确地读取测量点的电势值，可提高模拟电场描绘的准确性。

附图说明

图1为本实用新型的多介质抽屉式翻转两用模拟静电场描绘仪结构示意图。

图2为电极板第一导电介质面的结构示意图。

图3为电极板第二导电介质面的结构示意图。

附图中：1-第一支撑板；2-第二支撑板；3-支柱；4-电极板；41-第一导电介质；42-第一电极；43-第二电极；44-第二导电介质；5-第一探针；51-电磁装置；6-第二探针； 7-探针架；71-第一探针臂；72-第二探针臂；73-操作手柄；8-数字电压表；9-控制柜；91-读数窗口；92-旋钮；93-开关；10-打孔开关。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1至图3所示为本实用新型的多介质抽屉式翻转两用模拟静电场描绘仪的第一实施例，包括第一支撑板1、第二支撑板2以及支柱3，第一支撑板1、第二支撑板2平行设置，支柱3连接于第一支撑板1和第二支撑板2之间，第一支撑板1的一端固定设有可连续调整施加电压的可调电压源，第一支撑板1上铺设有坐标纸，第二支撑板2上可拆卸连接有电极板4；坐标纸上方配合设有第一探针5，电极板4的上方配合设有第二探针6，第一探针5、第二探针6上连接有探针架7，第一探针5、第二探针6位于同一铅垂线上，探针架7为等势体结构，探针架7上连接有数字电压表8；电极板4的两面均设有第一电极42和第二电极43，电极板4的一面设有第一导电介质41，其对面设有第二导电介质44。本实施例中，第一导电介质41选自导电纸、导电微晶、导电玻璃中的一种，第二导电介质44选自水、电解液中的一种，电极板4的一面设有用于盛装导电液体介质的凹槽。本实施例的施加电压在0.00 V~18.00 V连续可调，电极板4上可设置同轴柱状电极或点电极、劈尖电极、聚焦电极等。

本实施例在实施时，通过移动探针架7使得第二探针6在电极板4上滑动，用来探测电极板4上电场各处的电势数值，第一探针5与第二探针6始终保持在同一铅垂线上，以便移动探针架时第一探针5和第二探针6的运动轨迹始终同步，第二探针6探出等势点后，电势值在数字电压表上数字化显示，并通过第一探针5在坐标纸上打孔。

具体地，探针架7包括第一探针臂71、第二探针臂72以及操作手柄73，第一探针臂71平行设于第二探针臂72的上方，操作手柄73连接于第一探针臂71、第二探针臂72的一端，第一探针5、第二探针6分别设于第一探针臂71、第二探针臂72的另一端。其中，第一探针5、第二探针6为钢质结构，第一探针臂71、第二探针臂72均为弹性簧片结构。

如图1所示，可调电压源外罩设有控制柜9，数字电压表8设于控制柜9内，第一探针臂71与数字电压表8电连接，实时显示测量点的电势，便于参与实验的学生实时、准确地读取测量点的电势。其中，控制柜9上设有用于读取数字电压表8的读数窗口91、调整可调电压源电压的旋钮92以及用于切换描绘仪工作状态的开关93，工作状态包括端压状态和测量状态；当处于端压状态时，通过旋钮92调整电极板4电极两端电压大小；当处于测量状态时，数字电压表8实时显示测量点的电势大小；其中端压状态与测量状态通过开关切换。

如图1所示，描绘仪还包括打孔开关10，打孔开关10连接于工作电源；第一探针5连接有通电产生磁场的电磁装置51，电磁装置51与工作电源电连接。本实施例中的电磁线圈装置51包括两组电流方向相反的绕组线圈，第一探针穿过其中一组绕组线圈。点按打孔开关10，电磁线圈装置通电产生瞬时电磁推力，第一探针5向下运动在坐标纸上打孔；打孔完毕后，断开打孔开关10，电磁推力消失，第一探针5回复到初始状态。

在本实施例中，电极板4端面设有若干第一磁铁，第二支撑板的顶面设有若干与第一磁铁配合的第二磁铁，电极板可从第二支撑板上推拉和翻转以更换导电介质，操作方便快捷。但本发明不限于采用磁铁的固定方式，还可采取滑轮滑轨的连接方式。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。