专利名称：电磁振荡演示仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种可以直观显示电磁振荡现象的演示装置。
由电感元件与电容元件串联而成的回路是基本的LC振荡电路。为了显示存在于此回路中的电磁振荡现象，通常采用的演示仪器是在此振荡回路中串联入一个电流显示装置的形式，其中最常用的显示装置是灵敏度较高的大型电流计，通过其指针的左右往复摆动来显示回路中电磁振荡的存在。但是实际上这种演示方法很难成功。因为其电流表指针不停的往复摆动实际上并非是回路中存在有电磁振荡的结果，而是指针被初始瞬间的电流驱动后所产生的惯性摆动现象。若此时将振荡回路中的开关断开则会发现电流表指针的摆动情况并不会因此而受到影响就是这种惯性摆动的一个证明。为了避免这种错觉假象，有人曾提出用发光二极管代替电流表作显示装置，但结果仍不理想，至多也只能显示出一个振荡周期，而且也无法显示出其自由振荡中的阻尼衰减变化过程。造成上述这些现象的原因可以理解为振荡回路中电磁振荡的衰减速度是与振荡电流在回路中能量损失的大小和快慢有关，能量损失少而慢，则振荡的衰减慢，维持时间长。而目前采取将电流显示装置串联在振荡回路中的形式，无论使用何种显示装置，其对该回路中自由振荡电流所产生的能量消耗都是不容忽视的一个因素，加之出于为保护显示装置不被损坏烧毁的原因，对回路的充电电压一般都很低，因而在回路中为振荡所能储存的能量本身就已十分有限。这样就使得这些仅有的一点能量在起振后因被迅速消耗殆尽而无法维持稍微长些时间的振荡，甚至因无法维持一个振荡周期而完全不能起振。这种结果对于采用电流计显示装置时，表针被初始的瞬间电流驱动后即失去了动力，剩余的自然就只是自身惯性作用下的摆动了。此时如果采用可耐受大电流的电流表，虽然可以通过提高充电电压来增加回路中的能量储备，但因这类电流表的灵敏度的相应降低，仍不利于准确显示出真实的电磁振荡现象。因而在电磁振荡的演示方面这是一个至今尚未能予以满意解决的难题。
本实用新型的目的是为根本解决上述问题而提供一种能长时间显示电磁振荡真实过程的演示仪器。
本实用新型电磁振荡演示仪器与目前各种同类演示仪器的本质区别就是变直接显示为间接显示，具体方法是将电流显示装置从产生电磁振荡的原始LC振荡回路中移出而设置在另一个可以与该原始振荡回路相耦合的显示回路中。此显示回路是一个包括有耦合副电感线圈和电流显示装置在内的独立的闭合回路。当原始振荡回路中有电磁振荡存在时，在与之相耦合的显示回路中通过副线圈的感应就会产生相应的感生电流，其随原始振荡回路中的电磁振荡而发生的同步变化过程通过显示装置就可以清楚地被观察到。由于显示装置脱离了原始振荡回路，使该回路的电阻大大降低，电磁振荡时的能量损耗也随之大幅度减少，有利于延长振荡的持续时间，另一方面，原始振荡回路由于解除了显示装置的制约，就可以通过如提高充电电压等手段大幅度提高在该回路中的能量储备水平。例如此时的充电电压可以比目前传统的同类演示仪器提高十倍至数十倍。与此同时，显示回路中虽仍有能量消耗，但随着原始振荡回路中能量储存的极大增加，显示回路中能量消耗对原始回路所可能造成的不利影响将会减小到十分微弱的程度。这些对于延长原始回路中电磁振荡的持续时间都是极为有利的。实验表明，当充电电压达200－300伏，原始回路的电阻降低至15欧以下时，通过显示回路中的显示装置可以清楚地观察到存在于原始回路中电磁振荡的完整周期可以达到14个以上。
本实用新型结构的另一显著特点是，当采用电流作显示装置时，由于显示回路是闭合状态，在电流表自身的阻尼使用下，可以完全避免表针的惯性摆动，彻底消除了会使人产生错觉的假象摆动现象，例如当显示回路中电流表的指针随原始回路中存在的电磁振荡作往复摆动时，断开原始回路中的开关则电磁振荡消失，在开关断开的同时就可以看到显示电流表的指针也立刻随之停摆；再接通原始回路的开关，随电磁振荡的恢复，电流表指针又开始摆动。由于存在于原始回路中的电磁振荡是阻尼振荡，其逐渐衰减的变化过程在显示电流表指针摆幅的变化上也能十分清楚形象的显现出来。这些特点都是目前的各种电磁振荡显示仪器完全无法与之相比拟的。
在本实用新型演示仪器的原始振荡回路中，所用的电容器可以是电容量能予以选择调节的形式，例如可以采用可供选择使用的并联电容器组的形式或其它类似的形式。所用的电感线圈也可以是带有若干组抽头的形式，以供调节改变电感量时选用。这样，在极大地延长电磁振荡持续时间的基础上，通过这些可以改变电容量和／或电感量的元器件就可以十分方便而形象直观地演示出这些电参数的变化对电磁振荡的频率、周期等特性所产生的影响。
由本实用新型的结构和特点可以看出，本实用新型所提供的演示仪器在对电磁振荡现象的演示方面不仅圆满地解决了目前在这方面一直未能解决的难题，而且还极大地丰富和完善了电磁振荡现象演示的内容和效果，这些都是目前各种同类演示仪器所不能或是难以实现的。
以上述结构内容为基础，通过增设一些简单的接线口或附属元器件，本实用新型的演示仪器还可以十分方便地作为如演示自感现象、无阻尼电磁振荡等多种物理现象的仪器，实现一机多用。这是本实用新型所具有的又一个优点。
以下结合附图所示的实施例继续对本实用新型进行说明。
图1本实用新型的电路结构图2本实用新型演示仪器的一种结构形式。
由图可见，本实用新型的电路结构中有两个相互耦合的回路，原始LC振荡回路和显示回路。原始振荡回路由电容器2和初级电感线圈3串联而成，回路中单刀双掷开关6的中间端连接电容器2，另两端分别连接电感线圈3和充电电源1。显示回路是由大型电流表5和耦合副电感线圈4组成的闭合回路。当开关6由导通充电回路扳至导通原始振荡回路时，在显示回路的电流表5上就可以清楚地观察到原始振荡回路中所存在的电磁振荡过程了。
在图2的结构中，变压器7上同时绕有副线圈4和带有若干组抽头的初级电感线圈3，电容器2也是由多个电容器并联而成的电容器组形式。
权利要求1.一种带有电流显示装置的电磁振荡演示仪器，其特征在于有由电容器(2)和初级电感线圈(3)串联而成的电磁振荡原始回路及与此回路相耦合的由副电感线圈(4)和电流显示装置(5)所组成的独立的闭合显示回路结构。
2.如权利要求1的演示仪器，其特征在于所说的电容器(2)，是电容量可以调节的形式的电容器。
3.如权利要求1的演示仪器，其特征在于所说的电感线圈(3)是带有多组抽头形式的电感线圈。
4.如权利要求1的演示仪器，其特征在于所说的电流显示装置(5)是电流表。
专利摘要本实用新型电磁振荡演示仪器将电流显示装置从原始LC振荡回路中移出而设置在与该振荡回路相耦合的另一独立的闭合显示回路中，从而使电磁振荡现象演示的内容和效果都发生了实质性的突破，解决了在这方面一直未能解决的一个难题。
文档编号G09B23/18GK2044090SQ89212729
公开日1989年9月6日 申请日期1989年1月19日 优先权日1989年1月19日
发明者张建禄 申请人:张建禄