專利名稱：自感現(xiàn)象演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于物理電學教學儀器，特別是涉及自感現(xiàn)象演示的物理教學儀器，尤其是用電流表顯示通、斷電自感電流的大小、方向和變化情況的自感現(xiàn)象演示器。
現(xiàn)普遍使用并被高中物理教材和理工科大學電磁學教程引用的自感現(xiàn)象演示器用兩個電路分別演示通電和斷電自感現(xiàn)象，用燈泡作顯示器件。演示通電自感現(xiàn)象的電路是由電阻和線圈分別串聯(lián)小燈泡組成兩個支路再并聯(lián)，由直流電源供電，通電后L支路燈泡比R支路燈泡亮得稍慢，該電路對斷電后出現(xiàn)的自感現(xiàn)象顯現(xiàn)不出來。演示斷電自感現(xiàn)象的電路是由小燈泡與線圈并聯(lián)后由直流電源供電，該電路無法顯示通電后出現(xiàn)的自感現(xiàn)象，電路斷開可見燈泡猛亮一下后熄滅。這種用兩個電路演示自感現(xiàn)象的方法往往會使學生產(chǎn)生一個電路只能出現(xiàn)一種自感現(xiàn)象的錯覺，不能準確地表現(xiàn)自感現(xiàn)象；舊式儀器在演示通電自感現(xiàn)象時由于兩燈泡達到最亮的時間差很短，學生看不出L支路燈泡是逐漸亮起來的；演示斷電自感現(xiàn)象時從斷電到燈泡熄滅所用時間小于人眼所能分辨的時間值，學生看不出燈泡是在斷電后熄滅的，只是看到燈泡猛亮一下后熄滅，而實驗的目的是讓學生看出斷電后燈泡逐漸變暗、熄滅，以證明電路中還有逐漸減小的電流，斷電后燈泡的猛亮還會給學生造成斷電自感的作用是使電流增大一下的錯覺；在演示過程中需要更換電源、線圈和接頭，使操作麻煩、費時；因觀察自感現(xiàn)象的目的是要觀察電路中的電流的大小方向和變化情況，燈泡的亮度并不與自感電流的大小成正比，因而不能準確反映出自感電流的大小；電路中電流的流向也能從一個側(cè)面反映自感現(xiàn)象，而燈泡不能指示電流方向；小燈泡正常發(fā)光的電流在為300mA左右，當流過燈泡的電流小于100mA時燈泡已熄滅，而自感電流仍然存在并不斷減小，燈泡的發(fā)光不能反映自感現(xiàn)象的全過程；演示斷電自感現(xiàn)象時電路中的電能來自于線圈中儲存的少量磁能，因此，儀器只能選用很小功率的燈泡作顯示器件，因燈光微弱不能滿足課堂演示時學生觀察的需要；舊式儀器的上述缺點給教和學都帶來了困難。
本實用新型的目的是提供一種自感現(xiàn)象演示器，用一個電路演示通電和斷電自感現(xiàn)象，用電表作顯示器件指示自感電流的大小、方向和變化情況，能顯示微小電流以反映自感現(xiàn)象的全過程，自感現(xiàn)象明顯，可見度大，電路簡單，操作簡單的自感現(xiàn)象演示器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種自感現(xiàn)象演示器，其特征在于在一個L形框架上，L形框架的豎直面的外面上裝有兩個檢流表和開關(guān)S，在L形框架的水平面上裝有電感線圈L、電阻R和電池E，其電路為電池的一極連接開關(guān)一端，開關(guān)另一端連接兩檢流表的一端，兩個檢流表中的一只的另一端連接電感L一端，另一只檢流表的一端連接電阻一端，電感和電阻另一端連接電池的另一端。
檢流表采用可雙向擺動指示電流方向的電流表。
L形框架的豎直面外面的演示板上，有由檢流表、開關(guān)S的實物和電感線圈L、電阻R和電池E的圖形符號組成的R、L兩并聯(lián)支路的自感現(xiàn)象演示電路圖。
本實用新型的優(yōu)點是本實用新型實現(xiàn)了只用一個電路能夠演示通電和斷電的兩種自感現(xiàn)象；并能顯示電流方向；能反映自感現(xiàn)象的全過程；通電后L支路電流增加慢，斷電后自感電流持續(xù)時間長；操作簡單，只有開和關(guān)兩個動作；電路簡單，消除了不利于學生理解自感現(xiàn)象的干擾因素，突出了自感現(xiàn)象的本質(zhì)；不需使用高壓電源，一節(jié)5號干電池即可供電；元件為學生熟知、可見度大、一體化、重量輕、制作成本低。


圖1為自感現(xiàn)象演示器演示板正面與其上的演示電路圖圖2為自感現(xiàn)象演示器的側(cè)視圖
圖1為所述演示器演示板正面L、R支路電表位置與演示電路圖沿豎直方向固定于底坐上的演示板的正面有電流表表盤和表示電路結(jié)構(gòu)的醒目電路圖，背面有通過兩電流表接線柱分別串聯(lián)線圈和電阻的兩支路并聯(lián)，由一節(jié)干電池串聯(lián)一開關(guān)供電的實物電路。兩電表上下靠近，電流表能顯示微小電流，表針雙向擺動，表盤及表針大小滿足課堂觀察的需要。通過選取合適的L、R、R及電表的內(nèi)阻和量程，使線圈中產(chǎn)生的自感電動勢在通電后L支路電流相對于R支路電流緩慢增大，斷電后R、L并聯(lián)形成的回路中自感電流緩慢減小。
圖1為所述演示器演示板正面L、R支路電表位置與演示電路圖，圖2為所述演示器的側(cè)視圖，固定于演示板上的各元件從上到下的位置依次為L支路電表、R支路電表、電池合、線圈與接入電路的導線、底坐。
圖1固定在底坐上的演示板上正面為電表表盤和醒目電路原理圖，背面固定裝有5號電池的電池合、單刀開關(guān)、電阻與正面電路圖中各元件符號相應，用導線電連接各元件。兩電表采用120mm*100mm大小，中間值為零，雙向擺動，表針上貼4mm*55mm紅色薄塑料紙，表盤為白色背景，每側(cè)各有長短黑色均勻刻度，電表固定在演示板上
圖1位置；線圈固定在底坐上。通過選取合適的L、R、R及電表的內(nèi)阻和量程達到如下的演示效果。
演示通電自感現(xiàn)象，電路接通，R支路表針立即偏轉(zhuǎn)到最大值(滿刻度)，L支路表針緩慢達到最大值(滿刻度)；演示斷電自感現(xiàn)象，電路斷開，L支路表針直接緩慢回零。R支路表針立即跳到反向最大(滿刻度)，再與L支路表針幅值相等，方向相反，同時回零。
權(quán)利要求1．一種自感現(xiàn)象演示器，其特征在于在一個L形框架上，L形框架的豎直面的外面上裝有兩個檢流表和開關(guān)，在L形框架的水平面上裝有電感線圈、電阻和電池，其電路為電池的一極連接開關(guān)一端，開關(guān)另一端連接兩檢流表的一端，兩個檢流表中的一只的另一端連接電感L一端，另一只檢流表的一端連接電阻一端，電感和電阻另一端連接電池的另一端。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的自感現(xiàn)象演示器，其特征在于檢流表采用可雙向擺動指示電流方向的電流表。
3．根椐權(quán)利要求1所述的自感現(xiàn)象演示器，其特征在于L形框架的豎直面外面的演示板上，有由檢流表、開關(guān)的實物和電感線圈、電阻和電池的圖形符號組成的R、L兩并聯(lián)支路的自感現(xiàn)象演示電路圖。
專利摘要一種自感現(xiàn)象演示器,L形框架的豎直面的外面上裝有兩個檢流表和開關(guān),水平面上裝有電感線圈、電阻和電池,由檢流表、開和電感線圈、電阻和電池組成的R、L兩并聯(lián)支路的自感現(xiàn)象演示電路圖。外面的演示板上,有由檢流表、開關(guān)實物組成的演示電路圖。只用一個電路能夠兩種自感現(xiàn)象;并能顯示電流方向和自感現(xiàn)象的全過程;電路及操作簡單;可見度大、一體化、重量輕、成本低。
文檔編號G09B23/00GK2446618SQ0024318
公開日2001年9月5日 申請日期2000年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月20日
發(fā)明者韓寶謙 申請人:韓寶謙