專(zhuān)利名稱(chēng)：Lc電磁振蕩演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的LC電磁振蕩演示儀，系一種高中物理教學(xué)中電磁振蕩的演示儀器，入G01R23/00。
在高中物理學(xué)電磁振蕩教學(xué)中，現(xiàn)有的電磁振蕩演示儀是用電子開(kāi)關(guān)配合大型電表使表針來(lái)回?cái)[動(dòng)來(lái)演示說(shuō)明電磁振蕩的，如

圖1所示。該圖中采用電子開(kāi)關(guān)控制電容的充、放電，使表針有一個(gè)擺動(dòng)動(dòng)作，以向?qū)W生演示LC電磁振蕩，這種演示儀器存在如下缺點(diǎn)一是實(shí)際演示時(shí)看到的不是真正的LC振蕩，表頭接在放電回路里，在電容首次充電時(shí)不能見(jiàn)到表針的偏轉(zhuǎn)，然后表針的擺動(dòng)也不是由LC振蕩電流直接驅(qū)動(dòng)的，使電表表針擺動(dòng)的電流是經(jīng)過(guò)電子開(kāi)關(guān)“改造”后的電流。故演示中所看到的表針擺動(dòng)用來(lái)說(shuō)明LC振蕩，這實(shí)際上是一種“假象”；二是該儀器中電感小，電容大，電容參數(shù)的改變對(duì)表針擺動(dòng)反應(yīng)不靈敏，且無(wú)法向?qū)W生演示說(shuō)明T=2πLC]]>這個(gè)電磁振蕩公式，因此演示效果一直不理想；三是該儀器在電子開(kāi)關(guān)的控制下可以向?qū)W生演示阻尼振蕩和等幅振蕩，假如電子開(kāi)關(guān)不工作，則阻尼振蕩也無(wú)法表演。這種LC電磁振蕩演示儀雖存在上述缺陷，演示效果師生均感不滿(mǎn)，但由于沒(méi)有新的演示儀器替代，仍一直運(yùn)用至今。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種新型的LC電磁振蕩演示儀，以向?qū)W生直觀地表演電磁振蕩的過(guò)程及LC參數(shù)之間關(guān)系，達(dá)到提高演示效果的目的。
本實(shí)用新型的LC電磁振蕩演示儀是以如下方式實(shí)現(xiàn)的，如圖2所示。它是由LC振蕩回路、電源及放大電路三部分組成。其中直流電源E可用干電池或整流式穩(wěn)壓電源供電。LC振蕩回路是由電感L、電容C及充、放電控制開(kāi)關(guān)K1組成。其中電感線卷L的初級(jí)二個(gè)接線端3端接K1-1、K3-2,4端接K3-1、表頭A的一個(gè)接線端A1和電源E的負(fù)極，K1-2接電源的正極(即接地端)，K1的中間接點(diǎn)接電容C的正極，表頭A串接在LC振蕩回路里，它的兩個(gè)接線端A1與電感L的初級(jí)接線端4端聯(lián)接，A2與K2的一端聯(lián)接，K2的另一端與電容C的負(fù)極聯(lián)接。放大電路是一個(gè)三極管放大器，在等幅振蕩時(shí)供補(bǔ)充能量用，放大電路中的三極管可用鍺管也可用硅管，這里以鍺管為例。三級(jí)管的集電極接K3-4，發(fā)射極通過(guò)電阻R3接地，基極直接與電感線卷L的次級(jí)接線端2端聯(lián)接，電感L的1端分別與R1、R2的一端聯(lián)接，R1的另一端接地，R2的另一端與K3-3聯(lián)接，在R1的兩端并聯(lián)一只電介電容C4,C4的正極端接地。上述電氣原理圖中K3是阻尼、等幅振蕩選擇開(kāi)關(guān)，電容C可分別裝接C1、C2、C3等幾個(gè)，相互并接，由K2開(kāi)關(guān)來(lái)選擇聯(lián)接，一般C1供演示阻尼振蕩，C2、C3分別演示等幅振蕩，其參數(shù)根據(jù)振蕩周期T選用。按照上述方式組成的LC電磁振蕩演示儀，其工作原理如下LC振蕩可分為阻尼振蕩和等幅振蕩兩種，在演示阻尼振蕩時(shí)，K3打開(kāi)(圖示狀態(tài))，三極管不工作，K2接電容C1。首先K1接到充電端K1-2，電源給C1充電，在充電過(guò)程中，表針向一個(gè)方向移動(dòng)，當(dāng)充電基本完畢后將K1換接到放電端K1-1，此時(shí)電容C1上已充好的電通過(guò)表頭、電感線卷L放電產(chǎn)生電磁振蕩，放電時(shí)表針?lè)聪蛞苿?dòng)，由于電感線卷存在能量損耗，此損失的能量又得不到補(bǔ)充，故振蕩逐漸衰減直至停振。在演示等幅振蕩時(shí)，將K2換接到C2或C3,K3接通(亦稱(chēng)合上)，此時(shí)三極管放大電路工作，充、放電過(guò)程同阻尼振蕩，但這里損耗的能量通過(guò)放大電路得到完全補(bǔ)償，故振蕩一直進(jìn)行下去，表頭指針也隨振蕩而來(lái)回?cái)[動(dòng)。記錄下振蕩的次數(shù)n及時(shí)間t即可計(jì)算出振蕩周期T,T=t/n,并與計(jì)算值T=2πLC]]>相比較，驗(yàn)證其正確性，這樣的演示結(jié)果一方面能演示證明T=2πLC]]>公式是正確的，另一方面演示過(guò)程直觀，學(xué)生易理解。
本實(shí)用新型的LC電磁振蕩演示儀由于設(shè)計(jì)時(shí)將表頭串接在振蕩回路里，并采用三極管放大電路進(jìn)行能量補(bǔ)充，故與現(xiàn)有的電子開(kāi)關(guān)式演示儀相比較具有如下優(yōu)點(diǎn)一是由LC直接產(chǎn)生電磁振蕩；二是演示等幅振蕩時(shí)能夠按教材要求根據(jù)演示結(jié)果去證明T=2πLC]]>，且T、L、C三者之間關(guān)系密切，這是電子開(kāi)關(guān)式演示儀無(wú)法達(dá)到的演示效果。
本實(shí)用新型的LC電磁振蕩演示儀可以參照?qǐng)D示方式實(shí)施。
圖1、電子開(kāi)關(guān)式LC電磁振蕩演示儀電氣原理圖。
圖2、LC電磁振蕩演示儀電氣接線圖。
圖3、LC電磁振蕩演示儀結(jié)構(gòu)示意圖。
LC電磁振蕩演示儀如圖2、圖3所示，它是在圖3所示的結(jié)構(gòu)示意圖里按圖2所示電氣接線圖將所有元、器件聯(lián)接安裝而成。故LC電磁振蕩演示儀如圖2所示，它是由LC振蕩回路、直流電源E及三極管放大電路三部分組成。其中直流電源E可用干電池或整流穩(wěn)壓電源供電，LC振蕩回路是由電感L、電容C及充、放電控制開(kāi)關(guān)K1組成。其中電感線卷L的初級(jí)二個(gè)接線端3端接放電端K1-1、K3-2,4端接K3-1、表頭A1和電源E的負(fù)極。充電端K1-2接電源正極(接地端)，K1的中間接點(diǎn)接電容C的正極。表頭A串聯(lián)在LC振蕩回路里，它的兩個(gè)接線端A1與電感L的初級(jí)接線端4端聯(lián)接，A2與K2的一端聯(lián)接，K2的另一端與電容C的負(fù)極聯(lián)接，三極管放大電路中三極管的集電極接K3-4，發(fā)射極通過(guò)電阻R3接地，基極直接與電感L的次級(jí)接線端2端聯(lián)接，電感L的1端分別與R1、R2的一端聯(lián)接，R1的另一端接地，R2的另一端與K3-3聯(lián)接，在R1的兩端并聯(lián)一只電介電容C4，其中C4的正端接地。上述電氣結(jié)構(gòu)中，LC振蕩回路中的電容C采用C1、C2、C3等若干只電容并接，通過(guò)K2選擇聯(lián)接。當(dāng)表演阻尼振蕩時(shí)K2接C1，當(dāng)表演等幅振蕩時(shí)K2接C2或C3等，以演示不同的振蕩次數(shù)及周期T。按上述電氣結(jié)構(gòu)圖裝配而成的LC電磁振蕩演示儀，當(dāng)表演阻尼振蕩時(shí)，K2接C1,K3打開(kāi)(圖示狀態(tài))，K1先接K1-2讓C1充電，充電完畢后K1接到K1-1即可演示出阻尼振蕩。當(dāng)演示等幅振蕩時(shí)，K3合上，K2接C2或C3，其余操作過(guò)程同阻尼振蕩。通過(guò)記錄振蕩次數(shù)n及時(shí)間t即可計(jì)算出振蕩周期T=t/n，并與計(jì)算值T=2πCL]]>進(jìn)行比較驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。
權(quán)利要求1.一種由LC振蕩回路、直流電流E及三極管放大電路組成的LC電磁振蕩演示儀，其特征在于LC振蕩回路是由電感L、電容C及充、放電控制開(kāi)關(guān)K1組成，其中電感線卷L的初級(jí)二個(gè)接線端3端接K1-1、K3-2,4端接K3-1、表頭A的接線端A1和電源E的負(fù)極，K1-2接電源E的正極，K1的中間接點(diǎn)接電容C的正極，表頭A串接在LC振蕩回路里，它的兩個(gè)接線端A1與電感L的初級(jí)接線端4端聯(lián)接，A2與K2的一端聯(lián)接，K2的另一端與電容C的負(fù)極聯(lián)接，三極管放大電路中三極管的集電極接K3-4，發(fā)射極通過(guò)電阻R3接地，基極直接與電感L的次級(jí)接線端2端聯(lián)接，電感L的1端分別與R1、R2的一端聯(lián)接，R1的另一端接地，R2的另一端與K3-3聯(lián)接，在R1的兩端并聯(lián)一只電介電容C4，其中C4的正極端接地。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種LC電磁振蕩演示儀,該儀器主要用于高中物理教學(xué)中演示LC電磁振蕩用,本實(shí)用新型的LC電磁振蕩演示儀是由LC振蕩回路、直流電源、放大電路三部分組成,表頭串接在LC振蕩回路里,故不管演示阻尼振蕩還是等幅振蕩,均可通過(guò)表頭指針的來(lái)回?cái)[動(dòng)來(lái)演示振蕩過(guò)程,且能通過(guò)演示結(jié)果來(lái)驗(yàn)證T=2πLC這一振蕩周期公式的正確性,演示效果直觀,符合教材要求,是目前物理教學(xué)中演示LC電磁振蕩的一種理想演示儀器。
文檔編號(hào)G09B23/00GK2310348SQ97241880
公開(kāi)日1999年3月10日 申請(qǐng)日期1997年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月13日
發(fā)明者吳少敬 申請(qǐng)人:上海市崇明中學(xué)