專利名稱：容抗感抗演示器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種中學物理實驗儀器，尤其與容抗感抗演示器有關。
背景技術：
現行的高中物理教科書中，學習和了解電感和電容對交變電流的影響，要領會線圏的自感系數越大，交變電流的頻率越高，電感對交變電流的阻礙作 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。這種關系可以簡單概括為電感是"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"。教科書中的演示實驗分別利用雙刀雙擲開關接到直流電源或交流電源上， 局限于接通直流電路時，與電感器串聯的小燈亮；與電容器串聯的小燈不亮。 接通交流電路時，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 進一步演示感抗、容抗與電感量、電容量的關系，感抗、容抗與頻率大小的關 系。發明內容本實用新型的目的是提供一種設計科學合理，實驗現象明顯，操作便捷， 實驗更加直觀可信的容抗感抗演示器。
為達到上述目的，本實用新型是通過以下技術方案實現的。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，轉軸，齒條形銅片，絕纟4^膠，傳動輪，手搖大輪，皮帶，輸入電刷AB及輸出電刷CD，轉軸設于支架上， 在轉軸上交叉設有二對應的齒條形銅片，二齒條形銅片之間設有絕多4#膠，輸入電刷 AB—端分別設于二齒^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，轉軸一端與傳動輪 連接，手搖大M過皮帶帶動傳動輪。所迷的容抗感抗演示器，還包括信號源，音頻功率放大器及喇叭，信號源一端 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并 聯到喇p八及演示電路的輸入端上。本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果(一)是對新編高中物理教 科書中的演示實-險作了進一步的改進和創新。不僅能演示交、直流對容抗感抗 的影響，而且能進一步演示交變電流的頻率對容抗感抗的影響，同時也可以改 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驗裝置；(二)是 用看的方式演示交變電流的頻率對容抗感抗的影響。用手搖半圓環變頻器，非 常直觀地顯示搖轉越快，輸出的交變電流的頻率也越大；(三)是用聽方式演示 交變電流的頻率對容抗感抗的影響。用學生信號源、音頻功率;^文大器及喇叭組 合成交流電信源，改變信號源的頻率，喇叭就發出高低不同的音調，將這種交 變信號輸入到電容器、電感器上，使小燈的發光程度有明顯的變化，演示感抗 容抗與頻率的關系，實驗效果明顯；(四)是用組合發明的方法，研究制作了這 臺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，用機械的轉動方 式和電磁的發聲方式來傳遞，使觀察者用看與聽的感覺器官來體會感抗容抗與 頻率的關系，乂人而達到較好的演示效果。
圖l是本實用新型容抗感抗演示器的總體結構示意圖。圖2是本實用新型容抗感抗演示器的換流變頻器結構示意圖。 圖3是本實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是本實用新型容抗感抗演示器的音頻演示示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳細的描述。 實施例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， 且在電感器L、電容器C和電阻器R上各串聯一只燈泡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，轉軸7，齒^銅片8,絕##膠 9，傳動輪IO，手搖大輪ll,皮帶12，輸入電刷AB13及輸出電刷CD14,轉軸7設于 支架5上，在轉軸7上交叉設有二對應的齒^^銅片8, 二齒條形銅片8之間設有絕 ^#膠9，輸入電刷AB13—端分別設于二齒條形銅片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，轉軸7 —端與傳動輪10連接，手搖大輪11通過皮帶12帶動傳 動輪10,換流變頻器4輸出的電流波形如圖3所示。
實施例2:如圖1所示，容抗感抗演示器還包括信號源17,音頻功率放大器 18及喇叭19，信號源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的輸出端同時并聯到喇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，其余同實施例1。使用時，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。當緩慢轉動變頻器的搖柄時， 產生一個低頻的交流電，此時，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,可正常發光。當加快轉動搖柄時，可以看到燈L, 變亮，燈L2變暗，燈L3照常發光。從而說明容抗變小，感抗變大，電阻器的電 阻不變。這樣，演示時可以讓同學們直接目視搖動的快慢來獲得頻率高低的關 系，從而說明感抗容抗與頻率的關系。用音頻方式演示時，將信號源接220V交流電，音頻信號的調至50服Z或 IOOOHZ，喇口八發出這種頻率的聲音，此時演示板上燈L不亮，燈L2亮，燈L發 光，說明電容器的容抗大，電感器的感抗小。當音頻信號頻率從低到高變化時， 喇叭中的音調也變化，此時，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。讓同學們用聽覺來認 識感抗容抗與頻率的關系，進一步達到較好的教學效果。
權利要求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、 才財居權利要求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),轉軸(7),齒^^銅片(8),絕纟4#膠(9),傳動輪(IO),手 搖大輪(11 )，皮帶(12 ),輸入電刷AB (13 )及輸出電刷CD (14 )，轉軸(7 )設于 支架(5 )上，在轉軸(7 )上交叉設有二對應的齒條形銅片(8 ), 二齒條形銅片(8 ) 之間設有絕^#膠(9 ),輸入電刷AB (13) —端分別設于二齒^^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，轉軸(7) —端與 傳動輪(10 )連接，手搖大輪(11)通過皮帶(12 )帶動傳動輪(10 )。
3、 根據權利要求1或2所述的容抗感抗演示器，其特征在于它還包括信號源(17 ), 音頻功率放大器(18 )及喇叭(19 )，信號源(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)的輸出端同時并聯到喇叭(19) 及演示電路(3)的輸入端上。
專利摘要本實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。本實用新型具有設計科學合理，實驗現象明顯，操作便捷，實驗更加直觀可信等特點。
文檔編號G09B23/18GK201048005SQ20072011052
公開日2008年4月16日 申請日期2007年6月15日 優先權日2007年6月15日
發明者鑫 王, 王金華, 許家安 申請人:王金華