專利名稱：電力線分布實驗儀的制作方法
技術領域：
所屬技術領域本實用新型屬于教學儀器，用于普通中學物理電磁學演示，特別是一種通過描繪等勢線來繪制電力線分布的電力線分布實驗儀。
背景技術：
靜電場是物理學的一個重要基本概念。傳統(tǒng)中學物理實驗中靜電場的描繪都是采用碳膜導電紙上的穩(wěn)衡電流場模擬靜電場的分布。這種方法是在一塊絕緣板上依次鋪放白紙、復寫紙和導電紙(有導電物質的一面向上)，然后用圖釘把它們固定在木板上，在導電紙上平放著兩個跟它接觸良好的圓柱形電極A、B，用導線分別與電源的正、負極相連，作為正、負“電荷”，用2個探針在導電紙上按壓尋找等勢點來描繪出等勢線。使用時一個探針按壓在導電紙上，另一個探針在導電紙上移動尋找等勢點(其中等勢點的確定采用測量電流的方式，即2探針間的電流為零代表兩者電勢相等)，找到等勢點后再用探針按壓導電紙，借助導電紙下的復寫紙在白紙上留下相應痕跡，最后將白紙上的痕跡描繪成等勢線再畫出電力線分布。這種實驗裝置存在以下缺陷1)帶針尖的電勢探針在導電紙上按壓尋找等勢點，容易將導電紙劃破或戳穿，導電紙破損后會破壞其上導電物質分布的均勻性，影響尋找等勢點；2)為確保實驗效果，導電紙只使用一次，使用成本高，過于浪費；3)每個使用者按壓探針時用力大小不同，有輕有重，難以保證2個探針以相同的壓力按壓在導電紙上，找到準確的等勢點位置，實驗結果不夠理想。

實用新型內容本實用新型的發(fā)明目的在于提供一種可以反復使用，經濟實用，所尋找到的等勢點位置更準確的電力線分布實驗儀。
本實用新型解決現有技術問題所采用的技術方案是一種電力線分布實驗儀，包括電源(電源可以配套也可另購)、電流表、帶有電極柱的絕緣基座，導電板，電勢探針，其特征是導電板帶有安裝孔，電極柱穿入導電板的安裝孔，導電板位于絕緣基座的上方，且和絕緣基座間有空隙，所述的電勢探針為“U”形夾式探針，探針有兩臂，一臂內側設置有導電件，另一臂上設有相應的描繪孔，所述的絕緣基座上設有電阻裝置，電極柱和電阻裝置跨接在電源正負極之間，導電件與電阻裝置電連接，電流表串接在導電件和電阻裝置之間。使用時將導電板導電的一面朝下安裝在電極柱上，再將事先打好安裝孔的描繪紙鋪設在導電板上，靠有彈性的電勢探針兩臂分別抵住導電板的導電面和描繪紙，將兩個電極柱和電阻裝置用導線接跨接在電源正負極之間，電極柱通電后導通導電板，此時有導電件的一臂在導電板導電的一面上移動，帶動另一臂在描繪紙上做同樣的運動，利用導電件和導電板的輕觸尋找等勢點，通過電流表讀數為零判斷等勢，然后通過正對導電件的描繪孔用筆在描繪紙上直接繪制等勢點的位置。電阻裝置可以取到不同的電勢以幫助尋找相應的等勢點，繪制不同電勢的等勢線。由于不需要用探針刺探按壓導電面，因此對導電板幾乎沒有傷害，延長了使用期限，消除了不同的使用者按壓電勢探針時用力不均對尋找等勢點位置的不利影響，描繪出的等勢點位置更準確，更接近實際的電場分布。在電阻裝置兩端加上恒定電壓后，由于電阻產生的壓降，電阻裝置可以提供不同電勢的基準點來幫助電勢探針尋找相應的等勢點繪制等勢線，繪制出的電力線分布更完整。
本實用新型中所述的電阻裝置由數個等值電阻串連而成，相鄰電阻間的連線上設有觸點座。每個電阻上的壓降相同，不同位置的觸點座電勢不同，只要將電流表一端與不同的觸點座電連接，即可得到不同的電勢，以幫助尋找相應等勢點，繪制不同電勢的等勢線，所作出的電力線對稱分布，圖形更完美。
本實用新型中所述的導電件呈球冠狀，確保使用時球冠頂和導電板導電一面的接觸為理想的點接觸，更容易尋找到準確的等電勢點的位置，使實驗效果更好。
本實用新型中所述的描繪孔為錐形孔。方便使用鉛筆插進孔中在描繪紙上繪制等勢點。
本實用新型中所述的電極柱上部設有螺紋，配有壓緊螺母，使導電板位置固定，實驗過程中不會因電勢探針的運動而產生位移，保證實驗的精度。電極柱下部設有凸臺。凸臺大于導電板上開設的安裝孔，使電極柱可以穿過導電板上的安裝孔定位安放導電板，同時可以確保導電板位于凸臺上，導電板和絕緣基座之間有空隙。在電極柱上部設置的螺紋上可以旋合壓緊螺母以進一步固定導電板和放在導電板上的描繪紙，方便描繪等勢點。
本實用新型中所述的導電板由絕緣層和緊貼絕緣層的導電碳粉層組成。將導電的碳粉噴涂在絕緣PVC板上成為一面導電的導電板，改變了以往導電紙只能用一次的缺點，導電板可以反復使用，在導電面上再用金屬銀印制出各種形狀圖案的電極，和電極柱導通后，就可以在導電板上模擬多種形狀電極的電場分布情況。
本實用新型電力線分布實驗儀結構簡單，但構思巧妙，將導電紙改為一面導電的導電板，不容易劃破或戳穿，可以反復使用，避免了以前導電紙只能用一次的缺陷，更為經濟合理；通過帶彈性的“U”形夾式電勢探針在導電板上尋找等勢點，同時在背面的描繪紙上繪制等勢點的位置，對導電板導電一面沒有過重的刺探磨損，有效延長了導電板使用壽命；球冠狀的導電件和導電板進行理想的點接觸來尋找等勢點，使尋找到的等電勢點更精準，實驗效果更好。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進做進一步的說明。

圖1本實用新型結構示意圖。
圖2電勢探針結構示意圖。
圖3絕緣基座俯視圖。
圖4絕緣基座側視圖。
圖5電勢探針使用狀態(tài)圖。
圖6圖5的A部放大圖。
圖7圖6的B部放大圖。
圖8-圖10各種不同形狀電極的導電板示意圖。
圖11實驗原理圖。
圖12描繪紙描繪出的電力線分布圖。
圖中1.絕緣基座、2.電極柱、21.壓緊螺母、3.導電板、4.電勢探針、41.導電件、42.描繪孔、5.凸臺、6.電阻、61.觸點座、62.輸入端、63.輸出端、7.電流表、8.描繪紙。
具體實施方式如圖4所示，一個絕緣基座1，基座上設有兩個電極柱2，電極柱2下部設凸臺5，電極柱2上部帶有螺紋，旋有壓緊螺母21，絕緣基座1上還設置了一個由八個等值電阻6串聯而成的電阻裝置(如圖3所示)，其中相鄰連接的電阻之間的導線上設有觸點座61(圖3中可見7個觸點座)；一個由圖2所示的“U”形夾式電勢探針4，探針有兩臂，一臂內側有一個球冠狀導電件41(也可使用金屬球代替)，導電件連接出一導線，正對導電件41的另一臂上開有一個相應的錐形描繪孔42；一塊一面有導電碳層的導電板3，導電板上可以用金屬銀印制出各種不同形狀的電極圖案以便模擬不同的電場分布(如圖8-10所示)，導電板3上對稱的電極形狀圖案上開有兩個和電極柱2相配的安裝孔。
本實用新型依據電場中等勢線描繪的實驗原理繪制出電力線分布的圖形，如圖11所示，靜電場的場強分布可以用電力線進行描述，而等勢面(線)與電力線相垂直，通過實驗測繪出電場的等勢面(線)，就可以描繪出電力線。由于靜電場中不存在電流，一般磁電式測量儀表，在有電流時才會有反應，因此難以確定靜電場的等勢線。而恒定電流的電荷分布和電磁場均不隨時間變化，在均勻電介質中恒定電流的電場和靜電場相似，利用其相似性，可以用恒定電流的電場模擬靜電場，進行靜電場的實驗研究。而接到直流電源兩端的小圓柱形電極之間形成的恒定電場，可以用來模擬等量異種電荷之間的靜電場。實驗中確定等勢點的根據是當兩點電勢相等時，連接該兩點間的導線上無電流通過，否則將有電流從高電勢點流向低電勢點。
使用時如圖5所示，讓導電板3上兩個安裝孔對準相應電極柱2，導電面朝下，將導電板3放置在凸臺5上，位于絕緣基座1上方，再鋪上有相應安裝孔的描繪紙8于導電板1上，然后將壓緊螺母21旋在電極柱2上以固定導電板和導電紙(如圖6所示)；把兩個電極柱通過導線分別連接到電阻裝置的輸入端62和輸出端63上，同時在電阻裝置的輸入和輸出兩端接上一個恒定電壓的直流電源，從電勢探針4的導電件41上接出導線串接電流表7，電流表的另一端連接到觸點座61，用“U”形夾式電勢探針4夾住導電板3和描繪紙8(如圖7所示)，使球冠狀導電件41抵在導電板上，描繪孔42位于描繪紙上。打開電源后，電極柱2導通導電板3上電極在導電板上導電的一面產生相應電場，移動夾式探針4，利用導電件41在導電板3導電一面移動尋找和所取的觸點座61電勢相同的等勢點，用電流表7讀數為零判斷是否是等勢點，將筆插入錐形的描繪孔42中在描繪紙8上繪制出那個點，多尋找?guī)讉€等勢點并連接起來可以繪制出一條等勢線，一個觸點座可以繪制出一條等勢線。之后關掉電流表7，將電流表一端依次連接到7個不同位置的觸點座61上重復進行，在描繪紙8繪出7條相應的等勢線，得到如圖12所示的圖案，依據電力線與等勢線垂直的原理，即可繪制出電力線的分布。
權利要求1.一種電力線分布實驗儀，包括電源、電流表(7)、帶有電極柱(2)的絕緣基座(1)，導電板(3)，電勢探針(4)，其特征是導電板(3)帶有安裝孔，電極柱(2)穿入導電板(3)的安裝孔，導電板(3)位于絕緣基座(1)的上方，且和絕緣基座(1)間有空隙，所述的電勢探針(4)為“U”形夾式探針，探針有兩臂，一臂內側設置有導電件(41)，另一臂上設有相應的描繪孔(42)，所述的絕緣基座(1)上設有電阻裝置，電極柱(2)和電阻裝置跨接在電源正負極之間，導電件(41)與電阻裝置電連接，電流表(7)串接在導電件和電阻裝置之間。
2.根據權利要求1所述的電力線分布實驗儀，其特征是所述的電阻裝置由數個等值電阻(6)串連而成，相鄰電阻間的連線上設有觸點座(61)。
3.根據權利要求1所述的電力線分布實驗儀，其特征是所述的導電件(41)呈球冠狀。
4.根據權利要求1或3所述的電力線分布實驗儀，其特征是所述的描繪孔(42)為錐形孔。
5.根據權利要求1所述的電力線分布實驗儀，其特征是所述的電極柱(2)上部配有壓緊螺母(21)，下部設有凸臺(5)。
6.根據權利要求1所述的電力線分布實驗儀，其特征是所述的導電板(3)由絕緣層和緊貼絕緣層的導電碳粉層組成。
專利摘要本實用新型用于中學物理電磁學演示，特別是一種電力線分布實驗儀?，F有電力線分布演示實驗裝置使用一次性的導電紙，使用中容易將導電紙劃破或戳穿，按壓探針用力大小不同對尋找等勢點有影響，總體實驗結果不理想。本實用新型包括電源、帶電極柱的絕緣基座，帶安裝孔的導電板，“U”形夾式探針電勢探針，電極柱穿入導電板的安裝孔，導電板位于絕緣基座上方且和絕緣基座間有空隙，探針有兩臂，一臂內側設置有導電件，另一臂上有相應的描繪孔，絕緣基座上有電阻裝置，電極柱和電阻裝置跨接在電源正負極之間，導電件串接電流表后與電阻裝置電相連。通過可反復使用的導電板替代導電紙，使用壽命長；夾式探針尋找出的等勢點更精準，實驗效果更好。
文檔編號G09B23/00GK2694401SQ20042002136
公開日2005年4月20日 申請日期2004年3月25日 優(yōu)先權日2004年3月25日
發(fā)明者王樂安 申請人:王樂安