照明電路綜合演示儀的制作方法

本實用新型涉及電學教學設備，尤其涉及一種照明電路綜合演示儀。

背景技術：

物理是一門以實驗為基礎的學科，很多的定義、定律都是建立在大量的實驗之上。同時實驗教學也可以激起學生學習物理的興趣，提高課堂效率。物理課程基本理念要求我們：“面向全體學生，提高學生科學素養；教學要貼近學生生活，激發學生的學習興趣；要提倡多樣化的教學方式，注重科學探究，讓學生經歷科學探究過程，學習科學研究方法，培養其創新精神和實踐能力。”這就需要我們在教學中不斷的更新實驗器材，盡量運用實驗教學。我國照明電路電壓是220V，屬于非安全電壓，由此導致了在義務教育階段，照明電路教學內容在實驗方面幾乎是個“空白”。市面上沒有能夠很好的演示家庭照明電路以及人體導電的演示儀器，大多都電路復雜，實現困難且演示功能單一。

技術實現要素：

本實用新型實施例提供一種照明電路綜合演示儀，用以解決現有技術中存在現有照明演示儀功能單一、電路復雜不實用的問題。

本實用新型實施例提供的照明電路綜合演示儀，包括：外殼，一側安裝把手以及照明電路演示模塊；照明電路演示模塊為長方形板狀，其側面的兩條邊安裝有滑塊，外殼內側相應位置安裝與滑塊配合的滑軌；照明電路演示模塊的一面固定第一演示單元，另一面固定第二演示單元；第一演示單元包括進戶線連接電能表1，電能表1、閘刀2、保險盒串聯在第一干路前面，串并聯演示模塊、燈泡連線演示模塊和插座3皆并聯在第一干路4上；第二演示單元包括進戶線連接漏電空氣開關5，漏電空氣開關5與變壓器6串聯在第二干路7前面，人體觸電電路演示模塊和低壓控制高壓電路演示模塊皆并列在第二干路7上。

較佳的，串并聯演示模塊包括：第一開關8、第二開關9、第三開關10、第一燈泡11以及第二燈泡12；第一開關8的一端連接第一燈泡11的一端，第三開關10的一端連接第二燈泡12的一端，第二開關9的一端連接第一燈泡11和第二燈泡12的另一端，第一開關8的另一端和第二開關9的另一端，與第三開關10的另一端并聯在第一干路4。

較佳的，燈泡連線演示模塊包括：第四開關13與第三燈泡14串聯，第三燈泡14的燈座為螺旋式燈座。

較佳的，人體觸電電路演示模塊包括：第五開關15、第六開關16、第七開關17、第八開關18、第四燈泡19、第五燈泡20以及第六燈泡21；第五開關15、第四燈泡19和第六開關16串聯后并聯在第二干路7，第四燈泡19與第五開關15連接的一端，同時連接第五燈泡20和第六燈泡21，第七開關17連接第五燈泡20后連接在第二干路7火線上，第八開關18連接第六燈泡21后連接在第二干路7火線上，其中第四燈泡19、第五燈泡20和第六燈泡21皆為LED燈帶。

較佳的，低壓控制高壓電路演示模塊包括：電磁繼電器22、電風扇23以及第九開關24；第九開關24連接在電磁繼電器22與變壓器6之間，電磁繼電器22與電風扇23串聯后并聯在第二干路7上。

本實用新型有益效果包括：設計新穎，能夠引起學生的好奇心，激發學生的求知欲；用閘刀2下面的透明保險盒代替專用保險盒，是為了讓學生在課堂中看到保險絲熔斷來保護電路的過程。用“模擬實驗”逼真的演示出了人體兩種觸電方式和斷電后變壓器6都有余電。在物理課本中對漏電保護開關沒有做太多的講解，但生活中已經普及運用，本照明電路綜合演示儀也膽展示了它在家庭電路短路時所起的作用。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例中的照明電路綜合演示儀的第一演示單元的電路圖；

圖2為本實用新型實施例中的照明電路綜合演示儀的第二演示單元的電路圖。

具體實施方式

為了給出一種能夠演示多種實驗現象，減少教師尋找器材組裝實驗器具的工作，提高器材利用率的實現方案，本實用新型實施例提供了一種照明電路綜合演示儀，以下結合說明書附圖對本實用新型的優選實施例進行說明。

參閱圖1和圖2所示，本實用新型實施例提供一種照明電路綜合演示儀，具體包括：外殼，一側安裝把手以及照明電路演示模塊；照明電路演示模塊為長方形板狀，其側面的兩條邊安裝有滑塊，外殼內側相應位置安裝與滑塊配合的滑軌；照明電路演示模塊的一面固定第一演示單元，另一面固定第二演示單元；第一演示單元包括進戶線連接電能表1，電能表1、閘刀2、保險盒串聯在第一干路4前面，串并聯演示模塊、燈泡連線演示模塊和插座3皆并聯在第一干路4上；第二演示單元包括進戶線連接漏電空氣開關5，漏電空氣開關5與變壓器6串聯在第二干路7前面，人體觸電電路演示模塊和低壓控制高壓電路演示模塊皆并列在第二干路7上。

具體的，拉動把手可以抽出照明電路演示模塊，并且可以固定在外殼上方，演示時，可以抬高照明電路演示模塊，提高實驗可視度。電路板正、背面兩用，提高器材的利用率。整個電路板是由防火和絕緣材料制作，正、背面電路板各有保險絲盒和漏電保護開關，這些都提高了整個儀器的安全系數。

串并聯演示模塊包括：第一開關8、第二開關9、第三開關10、第一燈泡11以及第二燈泡12；第一開關8的一端連接第一燈泡11的一端，第三開關10的一端連接第二燈泡12的一端，第二開關9的一端連接第一燈泡11和第二燈泡12的另一端，第一開關8的另一端和第二開關9的另一端，與第三開關10的另一端并聯在第一干路4。

燈泡連線演示模塊包括：第四開關13與第三燈泡14串聯，第三燈泡14的燈座為螺旋式燈座。

人體觸電電路演示模塊包括：第五開關15、第六開關16、第七開關17、第八開關18、第四燈泡19、第五燈泡20以及第六燈泡21；第五開關15、第四燈泡19和第六開關16串聯后并聯在第二干路7，第四燈泡19與第五開關15連接的一端，同時連接第五燈泡20和第六燈泡21，第七開關17連接第五燈泡20后連接在第二干路7火線上，第八開關18連接第六燈泡21后連接在第二干路7火線上，其中第四燈泡19、第五燈泡20和第六燈泡21皆為LED燈帶。

低壓控制高壓電路演示模塊包括：電磁繼電器22、電風扇23以及第九開關24；第九開關24連接在電磁繼電器22與變壓器6之間，電磁繼電器22與電風扇23串聯后并聯在第二干路7上。

上述照明電路綜合演示儀，能夠演示十四種實驗現象，功能多，提高了器材利用率，適用于初高中物理課堂演示，還可以用于家庭、工地或者出租房的演示。以下對十四種能夠演示的實驗現象一一作出介紹。

演示1：家庭電路各元件及“燈泡與開關和插座3”的連接方式

原理及作用：讓學生知道家庭電路中“進戶低壓線-電能表1-閘刀2開關-保險盒-家用電器”的連接順序，學會在生活中連接簡單電路。

演示2：家庭電路中各元件的外形、結構以及銘牌

原理及作用：給學生展示，例如電能表1、閘刀2開關、漏電保護開關、各種燈泡、開關、燈座、保險絲、試電筆、多用插線板、電磁繼電器22的外形；展示閘刀2開關、試電筆、電磁繼電器22和保險絲盒的內部結構；展示電能表1、閘刀2開關、漏電保護開關和燈泡的銘牌。

演示3：額定功率不同的兩燈在串、并聯電路中的亮度比

原理及作用：第一燈泡11220V，60W的燈泡，第二燈泡12為220V，25W的燈泡，合下串聯閘刀2，第一開關8和第三開關10閉合，第二開關9斷開，“220V 60W，220V 25W”兩燈串聯，根據P＝I²R，電流相同，25W燈泡燈絲細，電阻大，實際功率大，較亮。合下并聯閘刀2時，第一開關8、第二開關9和第三開關10皆閉合，根據P＝U²/R，電壓相同時，25W燈泡燈絲細，電阻大，實際功率小，所以25W的燈泡反而暗。本實用新型中，串聯刀閘向右為合閘，并聯刀閘向左為合閘，串聯刀閘和并聯刀閘對頭安裝，使得串聯刀閘和并聯刀閘不能同時合閘，避免電路短路，燒毀演示儀器。

演示4：串、并聯電路中各用電器工作時是否互相干擾

原理及作用：串聯電路中旋出任何一個燈泡時，另一只燈泡就不會工作，說明串聯電路互相干擾。并聯電路中旋出任何一個燈泡，另一只燈泡能正常工作，說明并聯電路互不干擾。

演示5：三線插頭和三孔插座3的外形結構和作用

原理及作用：三線插頭標E的插頭長于其它兩個，是因為標E的導線和用電器的金屬外殼相連，三孔插座3上相應的導線和室外的大地相連，萬一火線絕緣皮損壞，用電器金屬外殼帶電，電流就會及時導入大地，不致對人體造成觸電傷害。

演示6：燈座與開關、螺旋燈座與火線的連接方式

原理及作用：電燈的開關與燈座串聯且只能接在火線端，具體為燈泡連線演示單元中，第四開關13連接火線，串聯第三燈泡14，再接入零線。若燈泡開關接在零線端時，雖然能起到開關電燈的作用，但零線斷路后燈座處用測電筆試驗時氖管仍發光，說明燈泡不工作時沒有電流，但有電壓，演示時，旋出燈泡，可以看到螺旋燈座的尾部中心必須與火線相連。

演示7：試電筆的使用方法和作用

原理及作用：人手接觸試電筆的筆尾金屬體，筆尖觸到火線，就使“火線-試電筆-人體-大地”之間構成一個回路，有電流通過試電筆，氖管發光。用這種方法檢驗出火線。

演示8：測量用電器的額定功率

原理及作用：利用機械停表和電能表1測出用電器在時間t內消耗的電能W，根據公式P＝W/t間接測出用電器的實際功率。讓學生知道實際電壓與額定電壓相等時實際功率與額定功率相等。

演示9：電能表1脈沖指示燈閃爍的頻率與電路中的總功率有關

原理及作用：在電路中逐漸增加工作的用電器，插座3可以外接電熱水壺、電暖氣等，電能表1脈沖指示燈閃爍的頻率也就加快了。

演示10：保險絲熔斷的條件和作用

原理及作用：電路中逐漸接入大功率用電器，超過保險絲的額定電流達到燒壞保險絲的程度，讓學生親眼目睹保險絲保護電路的過程。

演示11：人體的兩種觸電方式

原理及作用：由人體觸電電路演示模塊演示，通過第四燈泡19模擬人的兩條手臂，通過第五燈泡20模擬人的一條手臂和左腳，通過第六燈泡21模擬人的一條手臂和右腳，第四第五第六燈泡21皆為LED燈帶，通過將燈泡安裝于卡通人下方來顯示觸電時電流流通人體的路徑。當卡通人手接觸火、零線，即第五開關15或第六開關16接通時，演示雙線觸電：人體站在絕緣體上，身體同時接觸了火線和零線；或者一手接觸火線腳踩潮濕的大地，即第五開關15或第六開關16接通，同時第七開關17或第八開關18接通，演示單線觸電：人體站在地面上身體接觸火線，發光二極管發光，表明人體觸電。

演示12：變壓器6斷電后有余電

原理及作用：變壓器6斷電后兩種觸電現象繼續存在，繼續向演示11中一樣，接通第五開關15和第六開關16，第四燈泡19閃爍，或接通第五開關15和第七開關17，第五燈泡20閃爍，說明變壓器6斷電后還有余電。警示學生在生活中用電時要有安全防備意識。

演示13：利用“電磁繼電器22”實現低壓電路控制高壓電路

原理及作用：觀察電磁繼電器22是如何實現低壓電路控制高壓電路。變壓器6將家用220V電壓降為12V電壓，通過第九開關24給電磁繼電器22供電，電磁繼電器22作為電風扇23的開關，控制電風扇23也即高壓電路的通斷。

演示14：漏電保護開關的作用和用電器插頭處短路的后果

原理及作用：學生觀察漏電保護開關在家庭電路“短路”時保護電路的作用。讓學生觀察插頭處短路不會損壞用電器。

綜上所述，本實用新型實施例提供的方案，設計新穎，能夠引起學生的好奇心，激發學生的求知欲；用閘刀2下面的透明保險盒代替專用保險盒，是為了讓學生在課堂中看到保險絲熔斷來保護電路的過程。用“模擬實驗”逼真的演示出了人體兩種觸電方式和斷電后變壓器6都有余電。在物理課本中對漏電保護開關沒有做太多的講解，但生活中已經普及運用，本照明電路綜合演示儀也膽展示了它在家庭電路短路時所起的作用。

顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。