一种平行板电容器演示装置的制作方法

本实用新型涉及物理实验仪器领域，尤其涉及一种平行板电容器演示装置。

背景技术：

平行板电容器是最简单的，也是最基本的电容器，几乎所有电容器都是平行板电容器的变形。在教学实践中，为了更好让学生理解影响电容的因素，大多采用实验的方式使学生更加直观的了解影响电容的几个因素。而现有的实验器材中，大多是直接将平行板放置于空气中，通过改变两板间的相对面积和两板间的距离来观察电容的变化，而由于电荷量在空气中会产生损失，不仅会产生较大误差，且由于实验的不严谨，容易给学生带来误导，缺乏实验科学的严谨性；另外由于装置零件多且复杂，不仅不便于收纳及维护，且在课堂中安装时需要耗费较多时间，影响课堂效率。

技术实现要素：

本实用新型的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本实用新型而学习。

为克服现有技术的问题，本实用新型提供一种平行板电容器演示装置，包括具有可视窗口的真空箱体，固设于真空箱体内侧壁且通过导线与设于真空箱体外部的电源开关连接的第一极板，与第一极板相对设置且可相对第一极板移动并与电源开关连接的第二极板，以及用于调整第二极板相对于第一极板位置的调整机构。

优选地，所述调整机构包括与第二极板固定连接的推杆，以及设于真空箱体且用于限制推杆移动方向的导向槽。

优选地，所述推杆包括与第二极板相对于第一极板的背面固定连接且用于调整第一极板与第二极板之间距离的第一连接杆，设于第一连接杆靠近第二极板一端端部的电磁铁，以及控制电磁铁的电磁开关；所述导向槽包括用于限定第一连接杆的第一导向分槽；

和/或；

所述推杆包括与第二极板的侧缘固定连接且用于调整第一极板与第二极板之间正对面积的第二连接杆，设于第二连接杆靠近第二极板侧缘一端端部的第二电磁铁，以及控制第二电磁铁的第二电磁开关；所述导向槽包括用于限定第二连接杆的第二导向分槽。

优选地，所述第一连接杆与第二连接杆的内端均穿过设于真空箱体上且具有第一密封件的通孔后与第二极板固定连接，其外端均位于真空箱体外侧。

优选地，所述推杆包括与第二极板的侧缘连接的第三电磁铁，与第三电磁铁连接且用于调整第一极板与第二极板之间距离的第一控制杆，固定于第一控制杆上的第一磁铁，以及设于真空箱体外壁且与第一磁铁相适配的第二磁铁；所述导向槽包括用于限定第一控制杆的第三导向分槽；

和/或；

所述推杆包括与第二极板相对于第一极板的背面连接的第四电磁铁，与第四电磁铁连接且用于调整第一极板与第二极板之间正对面积的第二控制杆杆，固定于第二控制杆上的第三磁铁，以及设于真空箱体外侧壁且与第三磁铁相适配的第四磁铁；所述导向槽包括用于限定第二控制杆的第四导向分槽。

优选地，所述第三导向分槽内设有用于与第一磁铁滑动连接的第一滑轨；

和/或；

所述第四导向分槽内设有用于与第三磁铁滑动连接的第二滑轨。

优选地，所述真空箱体包括可拆卸的顶盖；所述的顶盖包括盖体，设于盖体的侧边缘的第二密封件，设于盖体的上表面且方便取放的把手，以及设于盖体下表面且用于悬挂介电质或带点小球的挂钩。

优选地，所述真空箱体内还设有标尺。

优选地，所述真空箱体上还设有通过导线分别与第一极板和第二极板连接的接线柱；所述接线柱通过导线与电源开关连接。

本实用新型的有益效果：本装置通过真空方式，有效防止了电荷在空气中产生的损失，使实验更加精准，严谨，避免了给学生造成的误导；通过可视窗口更加便于学生观察实验的变化，使实验结果更加清晰明了；同时将观察带电小球在电场中的受力情况的实验与本实验装置融合，大大节约了实验器材的成本，且节约了实验器材的收纳空间；并通过真空箱有效保护了实验器材，节约了维护成本，避免了不当存放导致实验器材准确率降低的问题；通过设于真空箱内的标尺，更加便于观察平行板电容器的两个极板之间距离的变化以及相对面积的变化，便于计算，且更便于计算带电小球的偏转角度，以分析带电小球在电场中的受力情况。本装置具有结构更加简易，安装便捷，节约课堂时间，实验数据更精准，成本更低廉，且无需维护等优点，避免了传统平板电容器因零件繁琐导致易损坏或丢失的情况，更保证了实验效果，使学生更加直观的了解了影响电容的因素以及带电小球在电场中的受力情况。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中：

图1为本实用新型具体实施例中一种平行板电容器演示装置的示意图

图2为本实用新型具体实施例中一种平行板电容器演示装置的推杆俯视图

图3为本实用新型具体实施例中一种平行板电容器演示装置的另一实施例的示意图

图中，部件名称与附图编号的对应关系为：

真空箱体-100，第一极板-200，第二极板-300，推杆-410，导向槽-420，第三导向分槽-421，第一滑轨-422,第四导向分槽-423，第二滑轨-424，第一连接杆-430，第一电磁铁-440，第一电磁开关-450，第二连接杆-460，第二电磁铁-470，第二电磁开关-480，第一控制杆-490,第一磁铁-500,第二磁铁-510，第三电磁铁-530，第四电磁铁-540，第二控制杆-550，第三磁铁-560，第四磁铁-570，顶盖-580，第二密封件-581，把手-582，挂钩-583，带电小球-584，极板接线柱-590,第三电磁铁接线柱-600，第四电磁铁接线柱-610。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶部”、“底部”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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”、“第四”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供一种平行板电容器演示装置，包括具有可视窗口的真空箱体100，固设于真空箱体100内侧壁且通过导线与设于真空箱体100外部的电源开关(图中未示出)连接的第一极板200，与第一极板200相对设置且可相对第一极板200移动并与电源开关(图中未示出)连接的第二极板300，以及用于调整第二极板300相对于第一极板200位置的调整机构。

通过可视窗口便于学生观察平行板电容器内的两个极板的位置变化对电容的影响；通过调整机构实现第二极板300相对于第一极板200距离的变化调整以及相对面积的调整，进而使学生直观的了解影响电容的因素。作为本实用新型的一个优选实施例，该真空箱体100为整体透明结构，优选材质为有机玻璃，以便于学生从不同角度观察影响电容的因素，更加便于教师进行实验展示。

进一步地，所述调整机构包括与第二极板300固定连接的推杆410，以及设于真空箱体100且用于限制推杆410移动方向的导向槽420。通过导向槽420来限定推杆410的移动方向，进而限定第二极板300的移动方向，使移动变化的范围更加直观及可控，并能清楚的计算变化的正对面积以及第一极板200与第二极板300的距离，使学生可以直观的感受电容的变化。通过推杆410推动第二极板300在导向槽420的限定范围内移动，达到控制第二极板300的效果，并减少其他影响电容的因素对实验数据的影响，使实验更加精准严谨。

进一步优化上述技术方案，所述推杆410包括与第二极板300相对于第一极板200的背面固定连接且用于调整第一极板200与第二极板300之间距离的第一连接杆430，设于第一连接杆430靠近第二极板300一端端部的第一电磁铁440，以及控制第一电磁铁440的第一电磁开关450；所述导向槽420包括用于限定第一连接杆430的第一导向分槽(图中未示出)；

和/或；

所述推杆410包括与第二极板300的侧缘固定连接且用于调整第一极板200与第二极板300之间正对面积的第二连接杆460，设于第二连接杆460靠近第二极板300侧缘一端端部的第二电磁铁470，以及控制第二电磁铁470的第二电磁开关480；所述导向槽420包括用于限定第二连接杆460的第二导向分槽(图中未示出)。该第一电磁铁440与第二电磁铁470可通过分别设于第一连接杆430与第二连接杆460上的第一电磁开关450与第二电磁开关480进行控制，因此第一电磁开关450与第二电磁开关480还分别于电源连接；作为本实用新型的一个优选实施例，该电源可以是分别设于第一连接杆430与第二连接杆460上且内部装有电池的电源盒，也可以是直接通过导线与电源插座连接，即能实现对第一电磁铁440与第二电磁铁470供电且在极板断电后仍旧可对第一电磁铁440与第二电磁铁470供电即可，在此不做具体限定。

通过第一导向分槽(图中未示出)限定第一连接杆430的移动，防止第一极板200与第二极板300的正对面积发生变化，以准确探究调整第一极板200与第二极板300之间的距离对电容的影响，通过电磁开关控制电磁铁的通断电以达到控制第二极板300的目的，当打开任一电磁开关，将对所对应的电磁铁通电，进而将第二极板300吸附在第一连接杆430上，推动第一连接杆430沿第一导向分槽(图中未示出)移动，实现第一极板200与第二极板300的距离调整。

进一步地，通过设于第二极板300的侧缘的第二连接杆460，实现通过移动第二连接杆460进而移动第二极板300，达到控制第二极板300与第一极板200之间的正对面积的目的。当调整完第一极板200与第二极板300的距离后，将第二极板300归位，开启第二电磁开关480，关闭第一电磁开关450，使第二极板300固定于第二连接杆460上，通过移动第二连接杆460实现调整两极板之间的正对面积。作为本实用新型的一个优选实施例，该第二导向分槽与第一导向分槽垂直设置，且第二导向分槽上设有便于第一连接杆430穿过的导向孔，以防止在调整第一极板200与第二极板300之间的距离时产生干涉。

进一步地，所述第一连接杆430与第二连接杆460的内端均穿过设于真空箱体100上且具有第一密封件(图中未示出)的通孔后与第二极板300固定连接，其外端均位于真空箱体100外侧，以便于控制第一极板200与第二极板300之间的距离以及正对面积。

进一步地，作为本实用新型的另一优选实施例，所述推杆410包括与第二极板300的侧缘连接的第三电磁铁530，与第三电磁铁530连接且用于调整第一极板200与第二极板300之间距离的第一控制杆490，固定于第一控制杆490上的第一磁铁500，以及设于真空箱体100外壁且与第一磁铁500相适配的第二磁铁510；所述导向槽420包括用于限定第一控制杆490的第三导向分槽421；

和/或；

所述推杆410包括与第二极板300相对于第一极板200的背面连接的第四电磁铁540，与第四电磁铁540连接且用于调整第一极板200与第二极板300之间正对面积的第二控制杆550，固定于第二控制杆550上的第三磁铁560，以及设于真空箱体100外侧壁且与第三磁铁560相适配的第四磁铁570；所述导向槽420包括用于限定第二控制杆550的第四导向分槽423。该第三电磁铁530与第三电磁铁接线柱600通过导线连接；该第四电磁铁570与第四电磁铁接线柱610通过导线连接。通过第三电磁铁530与第四电磁铁540的通断电实现与第二极板300的连接与断开，因此第三电磁铁530与第四电磁铁540分别与控制开关(图中未示出)连接，以便于实现对第二极板300的控制，也可通过设于真空箱体上的第三电磁铁接线柱600与第四电磁铁接线柱610与控制开关(图中未示出)连接，当然也可将两极板和各电磁铁与电控箱相连，通过电控箱控制两极板与各电磁铁的通断电实现本装置的功能，在此不做具体限定；通过第一磁铁500与第二磁铁510以及第三磁铁560与第四磁铁570的吸力实现对第二极板300的控制，此方案的优势是更加便于抽真空，同时通过第三导向分槽421与第四导向分槽423限定住第二极板300的移动位置，使实验误差更小。

进一步地，该第一控制杆490与第二控制杆550的材质优选绝缘材质或表面涂有绝缘材料，或者外部设有绝缘材料，优选的材质有塑料杆、有机玻璃杆或外部涂有绝缘层的金属杆，即能实现绝缘功能的材质均可用于本装置，在此不做具体限定。通过绝缘材质的设置可以有效防止电荷转移到第一控制杆490与第二控制杆550上，使本装置的实验结果更精确，同时使本装置设计更加严谨。基于相同的原因，该第一连接杆430与第二连接杆460的材质与第一控制杆490与第二控制杆550的材质相同，在此不再赘述。

进一步地，所述第三导向分槽421内设有用于与第一磁铁500滑动连接的第一滑轨422；

和/或；

所述第四导向分槽423内设有用于与第三磁铁560滑动连接的第二滑轨424。

作为本实用新型的优选实施例，该第一滑轨422与第二滑轨424上设有防止第一磁铁500与第二磁铁510移位的扣合结构，使第一磁铁500不仅可以在第一滑轨422上滑动，且不会脱轨起到限位作用，更降低了实验误差，使实验数据更精准，且数据可量化，便于学生理解实验原理及公式的运用。

进一步地，所述真空箱体100包括可拆卸的顶盖580；所述的顶盖580包括盖体，设于盖体的侧边缘的第二密封件581，设于盖体的上表面且方便取放的把手582，以及设于盖体下表面且用于悬挂介电质或带电小球584的挂钩583。通过可拆卸的顶盖580便于对本装置的维护；通过设于盖体侧边缘的第二密封件581以保证抽真空效果；通过悬挂介电质实现对电容影响因素的探究；同时通过在挂钩583上悬挂带电小球584实现对带电小球584在电场中的受力情况进行探究，大大节约了实验成本，且装置更加简化，不仅节省空间，且便于维护。

进一步地，本装置还配备有用于为真空箱体100抽真空的真空泵(图中未示出)，且真空箱体100的底部设有与真空泵(图中未示出)连接的抽气孔，该抽气孔设有封堵帽以保证真空效果。

进一步地，所述真空箱体100内还设有标尺(图中未示出)。通过标尺(图中未示出)可以实现两个极板移动距离以及正对面积的量化，同时更加便于计算带电小球584在电场中的偏转角度，使整个实验装置的所有实验数据得以量化，更加精准，且便于学生对实验原理的应用及学习。该标尺优选方格标尺。

进一步地，所述真空箱体100上还设有通过导线分别与第一极板200和第二极板300连接的极板接线柱590；所述极板接线柱590通过导线与电源开关(图中未示出)连接。极板接线柱590的设计更加便于实现设备的连接，大大节约了教师在课堂上准备实验装置的时间，只需简单连接导线即可完成实验装置的连接，大大提高了课堂效率。

以上参照附图说明了本实用新型的优选实施例，本领域技术人员不脱离本实用新型的范围和实质，可以有多种变型方案实现本实用新型。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。