專利名稱：一種自感現(xiàn)象演示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種物理實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種自感現(xiàn)象演示裝置。
背景技術(shù)：
自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，它是由于線圈本身電流變化而引起的。流過線圈的電流發(fā)生變化，導(dǎo)致穿過線圈的磁通量發(fā)生變化而線圈中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)，總是阻礙線圈中原來電流的變化，當(dāng)原來電流在增大時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原來電流方向相反；當(dāng)原來電流減小時(shí)，自感電動(dòng)勢(shì)與原來電流方向相同。因此，“自感”簡(jiǎn)單地說，由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫做“自感現(xiàn)象”或“互感現(xiàn)象”。中學(xué)物理教學(xué)中的自感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)，多用兩個(gè)燈泡顯示的電路來演示自感現(xiàn)象如圖 1所示。包括第一開關(guān)1、電池2、第一燈泡3、第二燈泡4、第二開關(guān)5與自感線圈6。首先斷開第二開關(guān)5，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)1接通瞬間即可觀察到第一燈泡3發(fā)亮而第二燈泡4滯后。這是由于第二燈泡4和自感線圈6串聯(lián)，通電瞬間自感線圈6產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)，阻礙電流加強(qiáng)，所以第二燈泡4發(fā)亮滯后于第一燈泡3 ；當(dāng)?shù)诙_關(guān)5合上后，在第一開關(guān)1斷開瞬間第一燈泡3突然亮了一下，比正常通電時(shí)還亮，這是因?yàn)閿嚯娝查g自感線圈6 產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，通過第一燈泡3放電，使第一燈泡3瞬間發(fā)出亮光。這種實(shí)驗(yàn)裝置存在兩個(gè)缺點(diǎn)一是用兩個(gè)開關(guān)分別控制電路的兩個(gè)部分，分開顯示，很容易使學(xué)生產(chǎn)生通、斷電自感現(xiàn)象不同是因?yàn)殡娐废喈惍a(chǎn)生的錯(cuò)覺；二是燈泡的亮度不能顯示自感電動(dòng)勢(shì)的方向，不利于學(xué)生掌握關(guān)于自感電動(dòng)勢(shì)方向的重要概念。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種自感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)裝置，方法直觀，便于在課堂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，物理意義清晰明確，效果好。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種自感現(xiàn)象演示裝置，包括自感線圈6、第一發(fā)光二極管9、第二發(fā)光二極管 10、限流電阻、電池2與控制開關(guān)7 ；第一發(fā)光二極管9與第二發(fā)光二極管10并聯(lián)后與限流電阻串聯(lián)成顯示電路；且所述的第一發(fā)光二極管9與第二發(fā)光二極管10方向相反；電池2與控制開關(guān)7串聯(lián)成電源控制電路； 顯示電路、電源控制電路與自感線圈6三者并聯(lián)。所述的限流電阻采用滑線變阻器8。所述的第一發(fā)光二極管9與第二發(fā)光二極管10的發(fā)光顏色不同。所述的第一發(fā)光二極管9與第二發(fā)光二極管10的發(fā)光顏色包括紅色光、綠色光、 黃色光、藍(lán)色光或白色光。所述的第一發(fā)光二極管9與第二發(fā)光二極管10采用雙向變色發(fā)光的二極管。由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型所述的自感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)裝置，由于采用第一發(fā)光二極管9與第二發(fā)光二極管10并聯(lián)，用同一開關(guān)控制，可以明確看出是同一自感線圈產(chǎn)生的自感現(xiàn)象，并且能顯示出自感電動(dòng)勢(shì)的方向。方法直觀、效果好，物理意義清晰明確。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的自感現(xiàn)象演示裝置的電路原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型所述的一種自感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)裝置的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。如圖2所示，本實(shí)用新型的一種自感現(xiàn)象演示裝置，包括自感線圈6、第一發(fā)光二極管9、第二發(fā)光二極管10、限流電阻、電池2與控制開關(guān)7 ；本例中，所述的限流電阻采用滑線變阻器8。阻值范圍為1-10歐姆。也可以直接采用一阻值為10歐姆的電阻。電路中電池2根據(jù)城要采用干電池即可。第一發(fā)光二極管9與第二發(fā)光二極管10并聯(lián)后與限流電阻串聯(lián)成顯示電路也就是與滑線變阻器8串聯(lián)成顯示電路；且所述的第一發(fā)光二極管9與第二發(fā)光二極管10方向相反；電池2與控制開關(guān)7串聯(lián)成電源控制電路；顯示電路、電源控制電路與自感線圈6三者并聯(lián)。為了更加明確的演示實(shí)驗(yàn)，所述的第一發(fā)光二極管9與第二發(fā)光二極管10的發(fā)光顏色不同。兩發(fā)光二極管顏色包括紅色光或綠色光。發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱LED，采用砷化鎵、鎵鋁砷、和磷化鎵等材料制成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個(gè)PN結(jié)，具有單向?qū)щ娦?。?dāng)在發(fā)光二極管PN結(jié)上加正向電壓時(shí)，PN結(jié)勢(shì)壘降低，載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于漂移運(yùn)動(dòng)，致使P區(qū)的空穴注入到N區(qū)，N區(qū)的電子注入到P區(qū)，這樣相互注入的空穴與電子相遇后會(huì)產(chǎn)生復(fù)合，復(fù)合時(shí)產(chǎn)生的能量大部分以光的形式出現(xiàn)，因此而發(fā)光。發(fā)光二極管在制作時(shí)，使用的材料有所不同，那么就可以發(fā)出不同顏色的光。發(fā)光二極管的發(fā)光顏色有紅色光、綠色光、黃色光、藍(lán)色光、白色光、紅外光等。本實(shí)用新型利用雙向布置的變色發(fā)光的二極管(LED)代替圖1中的小燈泡，第一發(fā)光二極管9與第二發(fā)光二極管10是兩只型號(hào)相同的雙向變色發(fā)光的二極管OEF313或 EF303)。自感線圈6采用學(xué)生電源設(shè)備中的電源變壓器低壓次級(jí)線圈(0-M伏檔，導(dǎo)線電阻約1-2歐姆)。使用LED作指示電路時(shí)，還應(yīng)該串接限流電阻，該電阻的阻值大小應(yīng)根據(jù)不同的使用電壓和LED所需工作電流來選擇。[0034]工作原理1、閉合電路控制開關(guān)7的瞬間，第一發(fā)光二極管9閃亮發(fā)光(如發(fā)紅光)，第二發(fā)光二極管10不亮。這說明自感線圈6中產(chǎn)生了自感電動(dòng)勢(shì)，其極性和電源電動(dòng)勢(shì)方向相反，對(duì)電流瞬間通過其阻礙作用，此時(shí)自感線圈6類似瞬間斷路狀態(tài)，電流經(jīng)過第一發(fā)光二極管9、劃線變阻器8、電池2、控制開關(guān)7構(gòu)成回路，使第一發(fā)光二極管9閃亮發(fā)光。電路穩(wěn)定后，因自感線圈6電阻很小，兩端電壓太低，第一發(fā)光二極管9被短路，熄滅不發(fā)光了。2、斷開電路控制開關(guān)7的瞬間，第二發(fā)光二極管10閃亮發(fā)光(如發(fā)綠光)，第一發(fā)光二極管9不亮。這說明電路中還存在的電流是自感線圈6中自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的，其極性和電源電動(dòng)勢(shì)方向相同，對(duì)電流瞬間起到加強(qiáng)作用，這時(shí)電流經(jīng)過第二發(fā)光二極管10、劃線變阻器8、電池2、開關(guān)1構(gòu)成回路，使第二發(fā)光二極管4閃亮發(fā)綠光。電路穩(wěn)定后，第二發(fā)光二極管4熄滅不發(fā)光了。3、調(diào)換電源極性，重做上述實(shí)驗(yàn)，可觀察到，閉合電路開關(guān)5的瞬間，第二發(fā)光二極管10閃亮發(fā)綠光；斷開電路開關(guān)5的瞬間，第一發(fā)光二極管9閃亮發(fā)紅光，和前述情況相反。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)電路簡(jiǎn)單，用一般實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有元器件均可容易的組成；可靠性高，電源電壓低，劃線變阻器8起到限流保護(hù)作用；方法直觀、效果好，可以明確看出是同一自感線圈產(chǎn)生的自感現(xiàn)象，并且能顯示出自感電動(dòng)勢(shì)的方向，物理意義清晰明確。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種自感現(xiàn)象演示裝置，其特征在于，包括自感線圈(6)、第一發(fā)光二極管(9)、第二發(fā)光二極管(10)、限流電阻、電池⑵與控制開關(guān)(7)；第一發(fā)光二極管(9)與第二發(fā)光二極管(10)并聯(lián)后與限流電阻串聯(lián)成顯示電路；且所述的第一發(fā)光二極管(9)與第二發(fā)光二極管(10)方向相反；電池⑵與控制開關(guān)(7)串聯(lián)成電源控制電路；顯示電路、電源控制電路與自感線圈(6)三者并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自感現(xiàn)象演示裝置，其特征在于，所述的限流電阻采用滑線變阻器⑶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自感現(xiàn)象演示裝置，其特征在于，所述的第一發(fā)光二極管 (9)與第二發(fā)光二極管(10)的發(fā)光顏色不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自感現(xiàn)象演示裝置，其特征在于，所述的第一發(fā)光二極管(9) 與第二發(fā)光二極管(10)的發(fā)光顏色包括紅色光或綠色光。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自感現(xiàn)象演示裝置，其特征在于，所述的第一發(fā)光二極管(9) 與第二發(fā)光二極管(10)采用雙向變色發(fā)光的二極管。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種自感現(xiàn)象演示裝置，包括自感線圈(6)、第一發(fā)光二極管(9)、第二發(fā)光二極管(10)、限流電阻、電池(2)與控制開關(guān)(7)；第一發(fā)光二極管(9)與第二發(fā)光二極管(10)并聯(lián)后與限流電阻串聯(lián)成顯示電路；且所述的第一發(fā)光二極管(9)與第二發(fā)光二極管(10)方向相反；電池(2)與控制開關(guān)(7)串聯(lián)成電源控制電路；顯示電路、電源控制電路與自感線圈(6)三者并聯(lián)。由于采用第一發(fā)光二極管(9)與第二發(fā)光二極管(10)并聯(lián)，用同一開關(guān)控制，可以明確看出是同一自感線圈產(chǎn)生的自感現(xiàn)象，并且能顯示出自感電動(dòng)勢(shì)的方向。方法直觀、效果好，物理意義清晰明確。
文檔編號(hào)G09B23/18GK202230651SQ201120374449
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者張起祥, 陳可 申請(qǐng)人:湖州師范學(xué)院