專利名稱：靜電場多功能演示儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于教學儀器技術領域，是一種多功能靜電場演示儀。
目前市場上現(xiàn)有的演示靜電場的儀器為只有兩塊相隔一定距離的有機玻璃板，在其中充以混有頭發(fā)屑的蓖麻油的液體然后密封起來，每塊板的中間設置有一個電極，這種結構使用不方便，演示的項目少，組裝難度大，操作也不方便，且有危險性，學生觀看不清。
本實用新型的目的是要設計一種演示項目齊全，使用方便，結構一體化，操作簡單又安全，學生能通過多種途徑看得清的靜電場多功能演示儀。
本實用新型所采取的技術方案是有帶支撐腳的長方形底板，在底板下面安裝有電池和直流升壓變換器，直流電源宜采用6伏干電池或蓄電池，變換升高的直流電壓宜采用10-20千伏為好，在底板上靠操作人一邊，依次設置有三檔(直通、停止、點動通)功能開關和點動按鈕開關，來控制電池電源線路，從而控制高壓靜電的產(chǎn)生?？苛硪幻妫O置有一定高度的長方形塑料底盤，在盤內(nèi)并排放置有數(shù)個(例如四個)用透明塑料(如有機玻璃)制做的方形容器，每個容器正側面都設置有提把，可端出或放下，容器內(nèi)安裝有一個或兩個金屬球或一對金屬電極板，在容器外壁提把對面，還固定有一個或兩個開口線鼻與容器內(nèi)的金屬球或金屬電極板相對應相連接。在每個容器下邊，中心對應安裝有小電燈泡，在底板上面右邊，對應容器設置有燈泡開關，電源來自于電池。在底板上面靠盛容器塑料盤外中部，設置有兩個高壓靜電接線螺帽和高壓靜電電源輸出相連，可裝接螺絲，還有固定有蠟紙條的兩個螺絲和一個“T”型螺絲架，驗電筆，以及混和有頭發(fā)屑的蓖麻油液體瓶子，還有屏蔽金屬網(wǎng)籠，帶夾子的反光鏡以及兩個帶彈簧的可安裝在高壓靜電螺帽上的螺絲，在底板兩側面，分別安裝有提把，演示完畢可端著走。
功能開關及點動按鈕開關均通過控制電池低壓直流電控制高壓靜電產(chǎn)生，高壓靜電連于兩個固定的螺帽上，根據(jù)所做演示的不同，螺帽上可裝上不同的連接件，通過連接件，把高壓靜電連接到固定有蠟條的螺絲上，連到透明容器內(nèi)倒入混和有頭發(fā)屑的蓖麻油容器的金屬球或金屬電極板上，便顯示出不同的試驗作用力、電力線分布情況或其它效果。
利用該儀器可做如下演示1、電荷間相互作用力；2、等量異種電荷所形成的電力線的形狀；3、等量同種電荷所形成的電力線的形狀；4、不同點電荷的電力線形狀；5、勻強電場的電力線形狀；6、靜電平衡時處在勻強電場中的導體內(nèi)部場強情況(屏蔽)；7、電場是有能量的特殊物質(zhì)，它可使電筆發(fā)亮，等勢面上各處電筆亮度一樣，點電荷所形成的電場，電勢沿電力線逐漸降低，電筆顯示亮度由亮到暗，到逐漸消失。
學生觀看可借燈泡及反光鏡直接觀看，也可通過幻燈機投影放大觀看，該儀器不受環(huán)境潮濕度和溫度的影響，老師不直接接觸高壓電，操作安全。
由于本實用新型采用了以上技術方案，使它與目前市場上的靜電場演示儀相比，具有結構一體化，功能完善，操作安全又方便，學生可通過不同途徑觀看清楚等優(yōu)點。
以下結合附圖及實例，進一步說明本實用新型的結構特征及演示方法。
附


圖1表示本實用新型總體結構立體示意圖。
附圖2表示(1)不同電力線相互作用力情況示意圖(2)、(3)相同電力線相互作用力情況示意圖附圖3表示等量異種電荷電力線的形狀示意圖。
附圖4(1)、(2)表示等量同種電荷電力線的形狀示意圖。
附圖5表示不同電荷電力線的形狀示意圖。
附圖6表示勻強電場電力線的形狀示意圖。
附圖7表示靜電平衡時，處在勻強電場中的導體內(nèi)部的場強情況(屏蔽)示意圖。
附圖8表示電場是一種物質(zhì)，它可使電筆發(fā)亮，在等勢面上，各處電筆亮度一樣，點電荷場強隨半徑增大場強逐漸降低，電筆由亮到暗到亮度消失。
如
圖1所示，本實用新型有底板1，在底板上靠操作人對邊設置有塑料盤2，在塑料盤內(nèi)放置有數(shù)個(例如四個)透明塑料容器3，在底板下安裝有電池4及直流升壓變換器5，在底板上面靠操作人一邊，設置有三檔功能開關6及點動開關7，在靠塑料盤外邊中部設置有連接著高壓靜電的螺帽8，在對應每個容器中心下面各安裝有一個小電燈泡9，在一排燈泡右邊，設置有控制燈泡開關10，燈泡通過開關接到電源4上。在底板上面，依次擺放有“T”型裝接螺絲架13，兩個帶彈簧的裝接螺絲11，兩個上面固定有蠟紙條(其它紙條，塑料帶線亦可)的螺絲12，屏蔽網(wǎng)籠20，驗電筆17，盛有蓖麻油混頭發(fā)屑的液體瓶子16，帶夾子的反光鏡15，開口接線鼻14。
首先做電荷間的相互作用力試驗演示如圖2(1)為不同電荷間的作用力試驗，把兩個固定有蠟紙條的螺絲12裝接在高壓靜電螺絲8上，功能開關放通位，則螺絲12上的蠟紙條便互相擁抱起來。
如圖2(2)為相同正電荷間的作用力情況，將裝接件13裝接在正極高壓靜電螺帽8上，再將兩個固定有蠟紙條的螺絲12裝在“T”型裝接件13上兩端的螺帽上，打開功能開關于通位，蠟紙條便如圖2(2)所示，均散立起來。
圖2(3)為相同負電荷間的作用力情況，操作同圖2(2)，只是改接在負極高壓靜電螺帽上罷了。
再做等量異種電荷間的電力線形狀演示，如圖3所示，將兩個開口線鼻14裝接在有兩個導電球的塑料容器3內(nèi)，倒入混有頭發(fā)屑的蓖麻油溶液，攪拌均勻，將兩個帶彈簧的螺絲11分別裝接在高壓靜電螺帽8上，將容器上的開口線鼻分別插入正負極的螺絲上，置功能開關與通位，打開電燈泡開關9，夾上反光鏡15，便能清楚看出如圖3的電力線交合情況。
做等量同種電荷電力線形狀演示，如圖4(1)、(2)把裝接件13分別裝于正負極高壓靜電螺帽8上，再將螺絲11分別裝在裝接件13上兩端，將有兩個導電金屬球18、兩個開口線鼻14的塑料容器分別插接在螺絲11上，置功能開關于通位，開亮電燈泡，夾上反光鏡，便可出現(xiàn)如圖4(1)、(2)的電力線相互排斥的情況。
不同點電荷的電力線如圖5(1)、(2)所示，將螺絲11分別裝于高壓靜電正負電極8上，將中間有一個金屬球的容器分別插接在兩個螺絲上，便出現(xiàn)如圖5(1)、(2)的從金屬球向外散射的電力線形狀。
勻強電場的電力線如圖6所示，做法是將兩個螺絲11分別裝接于正負兩個高壓靜電螺帽上，將有兩個金屬球的容器插接其上，置功能開關于通位，開亮電燈泡，夾上反光鏡，容器內(nèi)便可看出如圖6所示的兩極板間成直線平行的電力線形狀。做屏蔽演示如圖7所示，在上面試驗演示的基礎上，在勻強電場中放入屏蔽金屬網(wǎng)籠20，則在網(wǎng)籠內(nèi)無電力線，而網(wǎng)籠外電力線如故。
如圖8所示，用只有一個金屬球的容器分別接正負高壓靜電，則在容器內(nèi)均能看到從中心金屬球向外幅射的電力線，將電筆放入溶液內(nèi)，電筆會發(fā)亮，證明電場是有能量的看不見摸不著的特殊物質(zhì)，并且等勢面上(即半徑相同)各處電筆亮度相同，從中心金屬球向外，電筆亮度是由強到弱，以致最后亮度消失。證明點電荷的電場沿電力線場強逐漸減弱。
演示完畢，將功能開關置停位，關掉電燈泡開關，擺放好容器及配件，兩只手端著底板上的兩個提手便可端走。
權利要求1.一種靜電場多功能演示儀，其特征為有帶支撐腳的長方形底板，底板下安裝有電池和直流升壓變壓器，在底板上靠操作人對面，設置有一定高度的長方形塑料底盤，在盤內(nèi)并排放置有數(shù)個用透明塑料制做的帶提把的方形容器，在容器內(nèi)設置有一個或兩個金屬球或一對金屬電極板，并與容器外壁上的開口線鼻相連，對應每個容器下邊的中心處，還設置有小電燈泡，在塑料底盤外邊中部固定有兩個螺帽和高壓靜電相連，在靠操作人一邊左邊，設置有直通、停止、點動通的三檔功能開關，功能開關及點動開關控制電池電路，進而控制高壓靜電的產(chǎn)生，在底板上還依次擺放有“T”型裝接件，兩個帶彈簧的螺絲，兩個固定有蠟紙條的螺絲，控制小燈泡的開關，屏蔽金屬網(wǎng)籠、驗電筆，盛有混和頭發(fā)屑的蓖麻油溶液瓶子及帶夾子的反光鏡。
專利摘要一種多功能靜電場演示儀，其結構特征是有帶支撐腳的底板，底板下固定有電池及直流升壓變換器，底板上設置有塑料盤及透明塑料容器，還有其它裝接件及試驗演示件，控制開關等。它與現(xiàn)有的靜電場演示儀相比，具有結構一體化，操作安全，使用方便，不受環(huán)境濕度及溫度的影響，功能齊全等多種優(yōu)點。
文檔編號G09B23/00GK2569270SQ0225161
公開日2003年8月27日 申請日期2002年8月12日 優(yōu)先權日2002年8月12日
發(fā)明者朱榮貴 申請人:朱榮貴