适用于导电微晶静电场描绘仪的三点式静电场测量笔的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于物理静电场实验仪技术领域，具体涉及一种适用于导电微晶静电 场描绘仪的三点式静电场测量笔。
【背景技术】
[0002] 电场强度和电势是描述静电场分布的两个基本物理量，但是这两个量的直接测量 很困难，所以实验中常根据静电场和电流场具有相同数学方程的特点，利用电流场的分布 模拟静电场的分布。首先利用电流场模拟出静电场的等势面，再根据电场线与等势面处处 正交的特点做出电场线，整个电场分布就可以用几何图形清楚地表示出来。目前普通物理 实验中广泛使用的静电场描绘仪都存在着一些弊端。GVZ-4型导电微晶静电场描绘仪，是一 种便携式导电微晶静电场描绘仪，包括箱体，电控器和两块导电微晶，其中第一块导电微晶 上设置同心圆电极和平行导线电极，第二块导电微晶上设置劈尖形电极和聚焦电极。同心 圆电极上印有极坐标;平行导线电极、劈尖形电极和聚焦电极上均印有平面直角坐标;实验 用坐标纸有两类，一类纸上印有极坐标，另一类纸上印有平面直角坐标。纸质坐标和电极上 坐标可以完全重合。
[0003] 试验时，利用单臂测试探针测量出等势点C(或D)后，以电极A(或B)为参考原点，利 用数坐标线条数的方法确定其在导电微晶上的位置，然后在坐标纸上确定出电极A(或B)的 位置，以相同的电极为参考原点，数出相同的坐标线条数确定C(或D)在坐标纸上的位置，如 图2所示。
[0004] 但是上述过程存在以下几个问题：
[0005] 1、通过沿x(水平)和y(竖直)两个方向数坐标线条数确定等势点C(或D)的位置，耗 时长且容易数错；
[0006] 2、数坐标线过程中，单臂测试探针的位置容易滑动，还需要重新寻找等势点C(或 D)；
[0007] 当等势点为D(非X向和y向坐标线的交点）时，在导电微晶上和在坐标纸上确定D点 位置均需要估读，会有两次估读误差；
[0008] 3、长期使用时，单臂测试探针针头与导电微晶相摩擦，不仅损伤导电微晶，且使探 针针头变粗，使测量的等势点为一个面，引入测量误差。 【实用新型内容】
[0009] 针对上述现有技术中描述的不足，本实用新型的目的是提供一种确定等势点位置 时间短、测量精度高、适用范围广、实验成本低的静电场测量笔适用于导电微晶静电场描绘 仪的三点式静电场测量笔。
[0010] 为实现上述技术目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
[0011] -种适用于导电微晶静电场描绘仪的三点式静电场测量笔，包括绝缘底座、导线 和测量笔，导线的一端与测量笔连接，导线的另一端穿过绝缘底座作为电控器连接线，在绝 缘底座的下端面设置有静定位点和动定位点。
[0012] 所述绝缘底座的下端面设置有直线导轨，动定位点安装在直线导轨上，静定位点 固定设置在绝缘底座下端面的一端。
[0013] 在位于绝缘底座上方的导线上套设有金属软管。
[0014] 所述金属软管的上端设有内螺纹，在金属软管的下端设有外螺纹，金属软管的下 端伸入绝缘底座的安装孔内，与安装孔螺纹连接并由螺母固定在绝缘底座上;金属软管的 上端与测量笔的上端螺纹连接。
[0015] 所述测量笔的侧端设有侧压键，在测量笔的下端安装有铅笔芯。
[0016] 本实用新型以绝缘底座上的动定位点和静定位点为两个固定点，以测量笔的铅笔 芯为测试点，利用测试点找到等势点，并与两个固定点构成稳定的三角形，这三个点为该三 角形的顶点，根据几何学知识，当三角形没有形变时，无论将其放置于何处，该三角形三个 顶点的相对位置不会发生变化。因此，只要在坐标纸上将三点式静电场测量笔的两个定位 点放置于相应的参考点后，等势点的位置就随之而确定。
[0017] 本实用新型不仅能极大地提高实验效率和实验精度，而且还具有如下几个优势：
[0018] 1)、无需专用坐标纸，降低了实验成本。利用三点式定位法确定等势点时，可以在 任意一张白纸上绘制出等势曲线，无需购买专用的坐标纸，降低了实验成本。
[0019] 2)、无需在导电微晶上绘制坐标线，减少了制造工艺，在提高制造精度的同时，也 降低了生产成本。
[0020] 3)、适用范围广，可描绘任意形状带电体的电场分布。利用本实用新型描绘静电场 时，由于无需在导电微晶上绘制坐标线，也无需专用坐标纸，所以就无需事先知道带电体的 静电场分布情况，因而可以绘制任意形状带电体的电场分布。
[0021] 本实用新型绘制静电场速度快、精度高、适用范围广、实验成本低，可以为学生节 省大量的时间，使学生在有限的时间内可以从事更多的实验探索，能极大激发学生的学习 热情和兴趣。
【附图说明】
[0022] 图1为现有技术的测试方式示意图。
[0023] 图2为本实用新型的结构示意图。
[0024] 图3为本实用新型的测试方式示意图。
【具体实施方式】
[0025] 实施例：如图2所示，一种适用于导电微晶静电场描绘仪的三点式静电场测量笔， 包括绝缘底座1、导线和测量笔3。所述绝缘底座1的下端面设置有直线导轨、静定位点4和动 定位点5,动定位点5安装在直线导轨上，静定位点4固定设置在绝缘底座1下端面的一端。
[0026] 导线的一端与测量笔3连接，导线的另一端穿过绝缘底座1作为电控器连接线6,且 在位于绝缘底座1上方的导线上套设有金属软管2，金属软管可自由弯曲。所述金属软管2的 上端设有内螺纹，在金属软管2的下端设有外螺纹，金属软管2的下端伸入绝缘底座1的安装 孔内，与安装孔螺纹连接并由螺母固定在绝缘底座1上;金属软管2的上端与测量笔3的上端 螺纹连接。
[0027] 所述测量笔3的侧端设有侧压键7,侧压键用于控制测量笔是否导通工作;在测量 笔3的下端安装有铅笔芯8,方便在纸上划线和擦除，而且铅笔芯较细，定位准确且使用过程 中不会划伤导电微晶。
[0028] 下面以平行电极电场为例，具体说明使用本实用新型得到等势线的步骤。具体如 图3所示。具体操作步骤如下：
[0029] 1)、连接好电压测量装置，电极通电，根据导电微晶上电极A和电极B的位置，在描 绘坐标纸上确定两个电极的对应位置的遽和J ;
[0030] 2)、将电控器连接线6连接到电控器上，给测量笔3供电；
[0031] 3)、将静定位点4固定到导电微晶的电极A处，滑动动定位点5到导电微晶的电极B 处后固定；
[0032] 4)、拉动金属软管2,使测量笔3下端的铅笔芯在导电微晶上滑动，找到要求电势的 等电势点C或D;
[0033] 5)、将测试笔3和绝缘底座1平移至描绘坐标纸上，并使静定位点4放到道处，动定 位点5放到:?处，在平移过程中保证金属软管2和铅笔芯8不变形；
[0034] 6)、铅笔芯8在描绘坐标纸上对应的位置就是得到的等电势点C或D在描绘坐标纸 上的对应位置:織或:_:，并用铅笔芯8在描绘坐标纸上做标志；
[0035] 7)、重复步骤3)-6)找到多个等电势点，将各等电势点连接可以得到一条等势线。
[0036] 8)、改变要求电势的值，重复步骤3)-7)，可以得到多条等电势线。
[0037] 显然，采用本实用新型描绘坐标纸可以使用白纸，导电微晶实验板上也可以不画 坐标线，本实用新型采用任意点为参考点，能够适用于各种形状的电极。
[0038] 而且，在实验过程中，也可省略步骤1)，只需将静定位点和动定位点在导电微晶上 确定好位置后，平移至描绘坐标纸上，静定位点和动定位点在描绘坐标纸上的位置即是导 电微晶上的电极在描绘坐标纸上的对应位置。
【主权项】
1. 一种适用于导电微晶静电场描绘仪的三点式静电场测量笔，其特征在于:包括绝缘 底座（1)、导线和测量笔(3)，导线的一端与测量笔(3)连接，导线的另一端穿过绝缘底座（1) 作为电控器连接线(6)，在绝缘底座(1)的下端面设置有静定位点(4)和动定位点(5)。2. 根据权利要求1所述的适用于导电微晶静电场描绘仪的三点式静电场测量笔，其特 征在于:所述绝缘底座（1)的下端面设置有直线导轨，动定位点(5)安装在直线导轨上，静定 位点(4)固定设置在绝缘底座(1)下端面的一端。3. 根据权利要求1或2所述的适用于导电微晶静电场描绘仪的三点式静电场测量笔，其 特征在于:在位于绝缘底座(1)上方的导线上套设有金属软管(2)。4. 根据权利要求3所述的适用于导电微晶静电场描绘仪的三点式静电场测量笔，其特 征在于:所述金属软管(2)的上端设有内螺纹，在金属软管(2)的下端设有外螺纹，金属软管 (2)的下端伸入绝缘底座（1)的安装孔内，与安装孔螺纹连接并由螺母固定在绝缘底座（1) 上;金属软管(2)的上端与测量笔(3)的上端螺纹连接。5. 根据权利要求1或2或4所述的适用于导电微晶静电场描绘仪的三点式静电场测量 笔，其特征在于:所述测量笔(3)的侧端设有侧压键(7)，在测量笔(3)的下端安装有铅笔芯 (8)〇
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于导电微晶静电场描绘仪的三点式静电场测量笔，包括绝缘底座、导线和测量笔，导线的一端与测量笔连接，导线的另一端穿过绝缘底座作为电控器连接线，在绝缘底座的下端面设置有静定位点和动定位点。本实用新型绘制静电场速度快、精度高、适用范围广、实验成本低，可以为学生节省大量的时间，使学生在有限的时间内可以从事更多的实验探索，能极大激发学生的学习热情和兴趣。
【IPC分类】G09B23/18
【公开号】CN205230462
【申请号】CN201521073487
【发明人】张岩, 王素红, 张胜海, 王荣
【申请人】张岩
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月22日