專利名稱：容抗感抗演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)儀器，尤其與容抗感抗演示器有關(guān)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行的高中物理教科書中，學(xué)習(xí)和了解電感和電容對(duì)交變電流的影響，要領(lǐng)會(huì)線圏的自感系數(shù)越大，交變電流的頻率越高，電感對(duì)交變電流的阻礙作 用就越大，公式表示為XL=27if L, f為頻率，L為電感量；對(duì)于電容器來說， 電容越大，交流的頻率越高，則電容器容抗越小，公式表示為Xe=l/2 7Tf C。 C 為電容量。這種關(guān)系可以簡(jiǎn)單概括為電感是"通直流，阻交流；通低頻，阻 高頻"，電容是"通交流，隔直流；通高頻，阻低頻"。教科書中的演示實(shí)驗(yàn)分別利用雙刀雙擲開關(guān)接到直流電源或交流電源上， 局限于接通直流電路時(shí)，與電感器串聯(lián)的小燈亮；與電容器串聯(lián)的小燈不亮。 接通交流電路時(shí)，小燈變暗(電感)和變亮(電容)，僅說明電感器的特征是"通 直流，阻交流"；電容器的特征是"通交流，隔直流"，卻沒有其他演示裝置來 進(jìn)一步演示感抗、容抗與電感量、電容量的關(guān)系，感抗、容抗與頻率大小的關(guān) 系。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種設(shè)計(jì)科學(xué)合理，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，操作便捷， 實(shí)驗(yàn)更加直觀可信的容抗感抗演示器。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。容抗感抗演示 器，包括演示板，底座，演示電路及換流變頻器，換流變頻器的輸出端與演示電 路的輸入端連接。所述的容抗感抗演示器，其換流變頻器包括支架，電源，轉(zhuǎn)軸，齒條形銅片，絕纟4^膠，傳動(dòng)輪，手搖大輪，皮帶，輸入電刷AB及輸出電刷CD，轉(zhuǎn)軸設(shè)于支架上， 在轉(zhuǎn)軸上交叉設(shè)有二對(duì)應(yīng)的齒條形銅片，二齒條形銅片之間設(shè)有絕多4#膠，輸入電刷 AB—端分別設(shè)于二齒^銅片的齒基上，另一端與電源連接，輸出電刷CD—端分別 設(shè)于二齒條形銅片的齒形上，另一端與演示電路的輸入端連接，轉(zhuǎn)軸一端與傳動(dòng)輪 連接，手搖大M過皮帶帶動(dòng)傳動(dòng)輪。所迷的容抗感抗演示器，還包括信號(hào)源，音頻功率放大器及喇叭，信號(hào)源一端 接220V交流電源，另一端與音頻功率放大器連^接，音頻功率》文大器的輸出端同時(shí)并 聯(lián)到喇p八及演示電路的輸入端上。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果(一)是對(duì)新編高中物理教 科書中的演示實(shí)-險(xiǎn)作了進(jìn)一步的改進(jìn)和創(chuàng)新。不僅能演示交、直流對(duì)容抗感抗 的影響，而且能進(jìn)一步演示交變電流的頻率對(duì)容抗感抗的影響，同時(shí)也可以改 變電容量電感量來演示容抗感抗的大小。成為一種多用途的實(shí)驗(yàn)裝置；(二)是 用看的方式演示交變電流的頻率對(duì)容抗感抗的影響。用手搖半圓環(huán)變頻器，非 常直觀地顯示搖轉(zhuǎn)越快，輸出的交變電流的頻率也越大；(三)是用聽方式演示 交變電流的頻率對(duì)容抗感抗的影響。用學(xué)生信號(hào)源、音頻功率;^文大器及喇叭組 合成交流電信源，改變信號(hào)源的頻率，喇叭就發(fā)出高低不同的音調(diào)，將這種交 變信號(hào)輸入到電容器、電感器上，使小燈的發(fā)光程度有明顯的變化，演示感抗 容抗與頻率的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)效果明顯；(四)是用組合發(fā)明的方法，研究制作了這 臺(tái)多用途的感抗容抗演示器。不僅將電容、電感、電阻組合在一塊示教板上，
便于比較它們的特征，而且又將輸入交變電流的頻率的高低，用機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)方 式和電磁的發(fā)聲方式來傳遞，使觀察者用看與聽的感覺器官來體會(huì)感抗容抗與 頻率的關(guān)系，乂人而達(dá)到較好的演示效果。


圖l是本實(shí)用新型容抗感抗演示器的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型容抗感抗演示器的換流變頻器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本實(shí)用新型容抗感抗演示器的換流變頻器輸出電流波形圖。 圖4是本實(shí)用新型容抗感抗演示器的音頻演示示意圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。 實(shí)施例1:如圖1及圖2所示，容抗感抗演示器，包括演示板l,底座2， 演示電路3及換流變頻器4，演示電路3由電感器L、電容器C和電阻器R并聯(lián)， 且在電感器L、電容器C和電阻器R上各串聯(lián)一只燈泡L3、 L2、 Ll連接而成，E、 F插頭可分別插入直流電流或交變電流，換流變頻器4的輸出端與演示電路3的 輸入端連接，換流變頻器4包括支架5，電源6，轉(zhuǎn)軸7，齒^銅片8,絕##膠 9，傳動(dòng)輪IO，手搖大輪ll,皮帶12，輸入電刷AB13及輸出電刷CD14,轉(zhuǎn)軸7設(shè)于 支架5上，在轉(zhuǎn)軸7上交叉設(shè)有二對(duì)應(yīng)的齒^^銅片8, 二齒條形銅片8之間設(shè)有絕 ^#膠9，輸入電刷AB13—端分別設(shè)于二齒條形銅片8的齒基15上，另一端與電源 6連接，輸出電刷CD14 —端分別設(shè)于二齒條形銅片8的齒形16上，另一端與演示電 路3的輸入端連接，轉(zhuǎn)軸7 —端與傳動(dòng)輪10連接，手搖大輪11通過皮帶12帶動(dòng)傳 動(dòng)輪10,換流變頻器4輸出的電流波形如圖3所示。
實(shí)施例2:如圖1所示，容抗感抗演示器還包括信號(hào)源17,音頻功率放大器 18及喇叭19，信號(hào)源17 —端接220V交流電源，另一端與音頻功率放大器18連接， 音頻功率放大器18的輸出端同時(shí)并聯(lián)到喇p八19及演示電路3的輸入端上，音頻演 示示意圖如圖4所示，其余同實(shí)施例1。使用時(shí)，選擇電阻R的阻值為8歐姆，電容器的電容為2000微法，電感器 的電感較大，采用直流電阻為8歐的線間變壓器。當(dāng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)變頻器的搖柄時(shí)， 產(chǎn)生一個(gè)低頻的交流電，此時(shí)，演示板上電容串接的燈L2不亮，而電感器串接 的燈U亮，電阻器串接的燈L,可正常發(fā)光。當(dāng)加快轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄時(shí)，可以看到燈L, 變亮，燈L2變暗，燈L3照常發(fā)光。從而說明容抗變小，感抗變大，電阻器的電 阻不變。這樣，演示時(shí)可以讓同學(xué)們直接目視搖動(dòng)的快慢來獲得頻率高低的關(guān) 系，從而說明感抗容抗與頻率的關(guān)系。用音頻方式演示時(shí)，將信號(hào)源接220V交流電，音頻信號(hào)的調(diào)至50服Z或 IOOOHZ，喇口八發(fā)出這種頻率的聲音，此時(shí)演示板上燈L不亮，燈L2亮，燈L發(fā) 光，說明電容器的容抗大，電感器的感抗小。當(dāng)音頻信號(hào)頻率從低到高變化時(shí)， 喇叭中的音調(diào)也變化，此時(shí)，燈L,變亮，L變暗，L;照常。由此說明，交變電流 頻率變大，容抗Xc變小，感抗Xc:變大，電阻器阻值不變。讓同學(xué)們用聽覺來認(rèn) 識(shí)感抗容抗與頻率的關(guān)系，進(jìn)一步達(dá)到較好的教學(xué)效果。
權(quán)利要求1、一種容抗感抗演示器，包括演示板(1)，底座(2)及演示電路(3)，其特征在于它還包括換流變頻器(4)，換流變頻器(4)的輸出端與演示電路(3)的輸入端連接。
2、 才財(cái)居權(quán)利要求1所述的容抗感抗演示器，其特征在于換流變頻器(4)包括支 架(5)，電源(6),轉(zhuǎn)軸(7),齒^^銅片(8),絕纟4#膠(9),傳動(dòng)輪(IO),手 搖大輪(11 )，皮帶(12 ),輸入電刷AB (13 )及輸出電刷CD (14 )，轉(zhuǎn)軸(7 )設(shè)于 支架(5 )上，在轉(zhuǎn)軸(7 )上交叉設(shè)有二對(duì)應(yīng)的齒條形銅片(8 ), 二齒條形銅片(8 ) 之間設(shè)有絕^#膠(9 ),輸入電刷AB (13) —端分別設(shè)于二齒^^銅片(8 )的齒基(15)上，另一端與電源(6)連接，輸出電刷CD (14) —端分別設(shè)于二齒^fj銅片 (8)的齒形(16)上，另一端與演示電路(3)的輸入端連接，轉(zhuǎn)軸(7) —端與 傳動(dòng)輪(10 )連接，手搖大輪(11)通過皮帶(12 )帶動(dòng)傳動(dòng)輪(10 )。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的容抗感抗演示器，其特征在于它還包括信號(hào)源(17 ), 音頻功率放大器(18 )及喇叭(19 )，信號(hào)源(17 ) —端接220V交流電源，另一端與 音頻功率放大器(18)連接，音頻功率放大器(18)的輸出端同時(shí)并聯(lián)到喇叭(19) 及演示電路(3)的輸入端上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種容抗感抗演示器。它包括演示板，底座，演示電路及換流變頻器，換流變頻器的輸出端與演示電路的輸入端連接。本實(shí)用新型具有設(shè)計(jì)科學(xué)合理，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，操作便捷，實(shí)驗(yàn)更加直觀可信等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G09B23/18GK201048005SQ20072011052
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者鑫 王, 王金華, 許家安 申請(qǐng)人:王金華