專利名稱：焦耳定律演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于物理實(shí)驗(yàn)的焦耳定律演示器。
目前我國高級(jí)中學(xué)物理教材第二冊的焦耳定律課程僅為理論講解而無實(shí)驗(yàn)課程，這樣學(xué)生只能通過理論及公式去抽象理解，得不到實(shí)驗(yàn)的直觀感性認(rèn)識(shí)，給教學(xué)帶來了困難。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種儀器，使學(xué)生通過物理實(shí)驗(yàn)對焦耳定律能得到直觀感性認(rèn)識(shí)而加深對焦耳定律的理解。
以下結(jié)合附圖及附表對本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳述。


圖1，焦耳定律演示器的構(gòu)造示意圖。
圖2，焦耳定律演示器的側(cè)面構(gòu)造示意圖。
圖3，焦耳定律演示器的自鎖裝置與外配置儀器相連的線路原理圖。
表1，本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)的熱量與電阻關(guān)系表。
表2，本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)的熱量與電流強(qiáng)度關(guān)系表。
表3，本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)的熱量與通電時(shí)間關(guān)系表。
表4，本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)的電路連接點(diǎn)關(guān)系表。
根據(jù)
圖1、2所示，焦耳定律演示器有容器2，容器3、兩容器之間通過直通旋塞10相通，在容器2的一邊外壁上裝有接線柱4、5、6，接線柱的另一端分別伸入容器2內(nèi)，并由電阻絲相連，在容器3的外壁上有接線柱7、8，其另一端分別伸入容器內(nèi)，由電阻絲相連，在底座1上有板9，板9與底座1垂直固定，板9上裝有活動(dòng)調(diào)節(jié)標(biāo)度板19及固定調(diào)節(jié)標(biāo)度板用的固定螺母20，在容器2頂壁上插有兩端開口的透明管17，其一端在容器內(nèi)近底部處，另一端超出板9的上沿，在透明管17近容器2頂壁處的旋塞11手柄的正下方裝有旋塞11，在容器2的頂壁外側(cè)還裝有觸點(diǎn)開關(guān)支座14，觸點(diǎn)開關(guān)支座14上有觸點(diǎn)開關(guān)13，同樣在容器3的頂壁插有兩端開口的透明管18，其一端伸入容器3內(nèi)近底部處，另一端超出板9的上沿，在透明管18近容器3頂壁外側(cè)處裝有旋塞12，在容器3的頂壁外側(cè)上的旋塞12手柄的正下方還裝有觸點(diǎn)開關(guān)支座16，觸點(diǎn)開關(guān)支座16上有觸點(diǎn)開關(guān)15，在底座1上還裝有自鎖開關(guān)支座21，自鎖開關(guān)支座21上裝有自鎖開關(guān)22。
以上所述焦耳定律演示器的的接線柱4、5、6及接線柱7、8之間分別連接的電阻絲的材料、粗細(xì)均相同。
焦耳定律演示器中的接線柱4、5及接線柱5、6之間電阻絲長度相等，接線柱4、6與接線柱7、8之間的電阻絲長度相等。
特別值得提出的是容器2及容器3的形狀、大小一致，以及透明管17與透明管18的中空直徑相等。
根據(jù)圖3所示，電源通過自鎖開關(guān)22與觸點(diǎn)開關(guān)13、容器2的電阻絲、電流表25、滑動(dòng)變阻器24組成一個(gè)串聯(lián)電路，電源通過自鎖開關(guān)22與觸點(diǎn)開關(guān)15、容器3的電阻絲、電流表27、滑動(dòng)變阻器23組成一個(gè)串聯(lián)電路。這兩組電路再并聯(lián)到電源上。計(jì)時(shí)器26通過自鎖開關(guān)22與觸點(diǎn)開關(guān)13成一個(gè)串聯(lián)電路。計(jì)時(shí)器28通過自鎖開關(guān)22與觸點(diǎn)開關(guān)15成一個(gè)串聯(lián)。自鎖開關(guān)22控制整個(gè)電路。
本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)原理是在封閉的容器里裝有等量的液體，透明管下端的管口都淹沒在液體內(nèi)，電阻絲裝在液面上的空氣部分，利用氣體受熱膨脹、壓強(qiáng)增大，透明管內(nèi)液面上升，上升的高度與電阻絲產(chǎn)生的熱量成正比，可用來驗(yàn)證熱量Q與電阻R、熱量Q與電流的平方12、熱量Q與通電時(shí)間t均成正比的關(guān)系，從而證明出結(jié)論Q＝I2Rt的焦耳定律的公式。
本實(shí)用新型的操作是首先將直通旋塞10、11、12旋至直通位置，在此同時(shí)，旋塞11、12分別按下了觸點(diǎn)開關(guān)13、15至閉合位置，用醫(yī)用橡膠洗耳球有透明管17上端管口往容器2內(nèi)加入空氣，此時(shí)容器2內(nèi)液體上面的空氣壓強(qiáng)及容器3內(nèi)液體上面的空氣壓強(qiáng)同值增大，此時(shí)移開洗耳球，由于容器2、3內(nèi)空氣壓強(qiáng)比大氣壓高，此時(shí)液體往透明管17、18內(nèi)上升至停止在一相同高度，調(diào)節(jié)標(biāo)度板19，使液面對準(zhǔn)標(biāo)度板19的零線，關(guān)閉旋塞10，按下自鎖開關(guān)22，電路接通，計(jì)時(shí)器26、28即計(jì)時(shí)，容器2、3內(nèi)電阻絲即發(fā)熱，透明管17、18內(nèi)液面上升，根據(jù)表1、2、3液面上升高度值的數(shù)字，當(dāng)液面到達(dá)該數(shù)值時(shí)，立即將直通旋塞11、12關(guān)閉，也即是容器2、3上的透明管17、18內(nèi)液面高度值到達(dá)表1、2、3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求的該數(shù)值時(shí)，將透明管17、18相應(yīng)的旋塞11、12關(guān)閉。觸點(diǎn)開關(guān)13、15動(dòng)作，使電路斷開，計(jì)時(shí)器26、28停止計(jì)時(shí)，通入電阻絲電流斷開，此時(shí)透明管17、18內(nèi)液面靜止。
每做完一次實(shí)驗(yàn)須按動(dòng)自鎖開關(guān)至斷路位置，若要繼續(xù)做試驗(yàn)，必須換走容器內(nèi)的熱空氣，可將直通旋塞10向上提，然后再反復(fù)加氣，換氣多次，直至透明管內(nèi)液面靜止不再下降即可。
做實(shí)驗(yàn)之前，按照表4在電路連接點(diǎn)上改變滑動(dòng)變阻器的阻值，調(diào)整到與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有關(guān)的每個(gè)電流強(qiáng)度的數(shù)值。再根據(jù)表1、2、3所示，通過本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)即可直觀的驗(yàn)證出熱量與電阻、熱量與電流強(qiáng)度的平方、熱量與通電時(shí)間均成正比的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而就能夠通過數(shù)據(jù)證明出焦耳定律的公式Q＝I2Rt。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是由于我國高級(jí)中學(xué)物理教材第二冊的焦耳定律課程只有理論講解，而無演示課程，焦耳定律演示器即填補(bǔ)了教學(xué)大綱及教材所使用儀器的 空白，使學(xué)生通過焦耳定律演示器的演示，對焦耳定律有了直觀的感性認(rèn)識(shí)，加深了對焦耳定律的理解。本實(shí)用新型操作容易，可見度大，構(gòu)造簡單，實(shí)驗(yàn)效果準(zhǔn)確，體積小，便于攜帶。
表1
表2
權(quán)利要求1.一種用于物理實(shí)驗(yàn)的焦耳定律演示器，其特征是有容器2、容器3，兩容器之間通過直通旋塞10相通，在容器2的一邊外壁上裝有接線柱4、5、6，接線柱的另一端分別伸入容器2內(nèi)，并由電阻絲相連，在容器3的外壁上有接線柱7、8，其另一端分別伸入容器內(nèi)，由電阻絲相連，在底座1上有板9，板9與底座1垂直固定，板9上裝有活動(dòng)調(diào)節(jié)標(biāo)度板19及調(diào)節(jié)標(biāo)度板用的固定螺母20，在容器2頂壁上插有兩端開口的透明管17，其一端在容器內(nèi)近底部處，另一端超出板9的上沿，在透明管17近容器2頂壁外側(cè)處裝有旋塞11，在容器2的頂壁外側(cè)上的旋塞11手柄的正下方，還裝有觸點(diǎn)開關(guān)支座14，觸點(diǎn)開關(guān)支座14上有觸點(diǎn)開關(guān)13，同樣在容器3的頂壁插有兩端開口的透明管18，其一端伸入容器3內(nèi)近底部處，另一端超出板9的上沿，在透明管18近容器3頂壁外側(cè)處裝有旋塞12，在容器3的頂壁外側(cè)上的旋塞12手柄的正下方還裝有觸點(diǎn)開關(guān)支座16，觸點(diǎn)開關(guān)支座16上有觸點(diǎn)開關(guān)15，在底座1上還裝有自鎖開關(guān)支座21，自鎖開關(guān)支座21上裝有自鎖開關(guān)22。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦耳定律演示器，其特征是接線柱4、5、6及接線柱7、8之間分別連接的電阻絲的材料、粗細(xì)均相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焦耳定律演示器，其特征是接線柱4、5與接線柱5、6之間的電阻絲的長度相等，接線柱4、6與接線柱7、8之間的電阻絲長度相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦耳定律演示器，其特征是容器2及容器3的形狀、大小一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦耳定律演示器，其特征是透明管17與透明管18的中空直徑相等。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于物理實(shí)驗(yàn)的焦耳定律演示器，其特征是在封閉的容器2、3內(nèi)裝有等量的液體，透明管17、18的下端均分別插在容器2、3內(nèi)的液體里，電阻絲裝在兩容器的液面上的空間里，利用氣體受熱膨脹壓強(qiáng)增大，透明管17、18內(nèi)液面上升，上升的高度跟電阻絲產(chǎn)生的熱量成正比，可用來驗(yàn)證熱量與電阻、電流強(qiáng)度的平方、通電時(shí)間均成正比關(guān)系。本實(shí)用新型直觀性強(qiáng)，可見度大，構(gòu)造簡單，操作容易，實(shí)驗(yàn)效果準(zhǔn)確，體積小，便于攜帶。
文檔編號(hào)G09B23/18GK2093426SQ9120654
公開日1992年1月15日 申請日期1991年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月18日
發(fā)明者徐耀添 申請人:徐耀添