[实用新型]一种感抗、容抗演示仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及教学仪器，具体是帮助学生理解交变电流对电感和电容影响的一种感抗、容抗演示仪。

背景技术

新的高中物理教材中，要求学生掌握感抗、容抗的概念及了解影响感抗、容抗的有关因素。感抗、容抗的概念较为抽象，让学生有一个直观的感受，需要一种演示仪器，在目前的中学仪器室里尚无此仪器，因常用的交流电的频率都固定在50赫兹，要改变频率很困难，从而使感抗、容抗演示仪的制作难度增加。若用低频信号发生器的交流电来演示这二个实验，虽可改变交流电的频率，但由于操作复杂，直观性差，教学效果很不理想。

发明内容

本实用新型提供一种感抗、容抗演示仪，能演示电感的自感系数越大、交流电的频率越高，电感对交变电流的阻碍作用就越大，即感抗越大；能演示电容器的电容越大、交变电流的频率越高，电容器对交变电流的阻碍作用就越小，即容抗越小。该演示仪器构造简单，操作方便，现象明显、直观，能达到显著的教学效果。

本实用新型的结构分变频电源和演示板两个部分。变频电源是利用机械换向的方法，变直流电为交流电，其技术方案是：带手柄的手摇轮和皮带轮相连，皮带轮安装在转轴的一端，转轴安装在支架上，转轴上装有换向器，换向器是由与轴绝缘的二个整铜环和二个半铜环组成。有二只电刷与二个整铜环接触，并与直流电源相连；另有二只电刷与二只半铜环接触，并与输出电路相连，二个整铜环各与二个半铜环相连。这样，当转轴转动一周时，与半铜环接触的二只电刷的电极性改变二次，即把直流电变为交流电。交流电的频率大小决定于转轴转速的大小，转轴的转速受手摇轮随意控制，因此，交流电频率可以方便地随意控制在零点几个赫兹到几十赫兹之间，输出的交流电为方波交流电，交流电的有效电压始终等于电源的直流电压。当手摇轮不转动时，输出的是直流电。

本实用新型的变频电源转轴的带动可以是手摇轮，也可以用小型电动机通过传动装置来带动转轴转动。

演示板显示电路图，由并联的四个支路组成：1是电流方向和频率指示电路，由反向并联的红、绿二只发光二极管和一只100欧姆的限流电阻串联而成。红、绿二极管的分别发光能显示电流方向；红、绿二极管的交替闪亮的变换快慢能显示交流电的频率大小。2是纯电阻电路，由一只小电灯和定值电阻串联而成，纯电阻电路一方面可演示交流电频率对电阻的影响；另一方面它对感抗和容抗的演示起到对比作用。3是二条电感电路，由二只电灯及两块电感小板组成，一块电感小板上接有自感系数较小的电感，另一块电感小板上接有自感系数较大的电感，二个电感的直流电阻相同。两块电感小板上都有香蕉插头，可插入演示板上的插孔。4是二条电容电路，是由二只电灯及两块电容小板组成，一块电容小板上接有一个370微法的电解电容；另一块电容小板上并接有二个370微法的电解电容，两块电容小板上都有香蕉插头，可插入演示板上的插孔。电感电路和电容电路是共用的。

本实用新型是用小电灯来显示电阻、感抗、容抗的大小，也可以用交流电压表和交流电流表精确地显示电阻、感抗、容抗的大小。

这样制作的一种感抗、容抗演示仪可以方便且明显地看到：能把直流电变换为交流电；能随意改变交流电的频率大小；电阻对交流电的作用与频率无关；电感对交流电有阻碍作用，即有感抗，且感抗随交流电频率的增大而增大；同时也看到电感有通直流，阻交流的作用；电感有通低频，阻高频的作用；自感系数增大，感抗增大；容抗随交流电的频率的增大而减小；电容越大，容抗越小；电容有通交流，隔直流的作用。

通过以上的直观教学演示，能达到显著的教学效果。

附图说明

附图1是本实用新型总成示意图，图2是本实用新型换向器结构示意图，图3是电感小板结构图，图4是电容小板结构图。图中：1、手摇轮，2、皮带轮，3、转轴，4、转轴支架，5、换向器，6、绝缘整铜环，7、绝缘整铜环，8、绝缘半铜环、9、绝缘半铜环，10、电刷，11、电刷，12、电刷，13、电刷，14、红发光二极管，15、绿发光二极管，16、限流电阻，17、小电灯，18、小电灯，19、小电灯，20、定值电阻，21、香蕉插座孔，22、香蕉插座孔，23、香蕉插座孔，24、香蕉插座孔，25、电源接线柱，26、电源接线柱，27、自感系数较小的电感小板，28，自感系数较大的电感小板，29、小电容小板，30、大电容小板，31底板。

具体实施方式