[实用新型]自感现象探究器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种中学物理教学中进行自感现象探究实验的仪器，尤其是能很方便地进行通电自感现象、断电自感现象、由自感引起的电弧现象以及线圈对交变电流的阻碍作用等四种自感现象探究实验，并通过声、光作出显示。 

背景技术

目前，自感现象教学是通过分别演示通电自感现象和断电自感现象两个实验来让学生对自感现象产生感知的。将通电自感现象与断电自感现象实验分开进行，不仅操作麻烦还会使学生产生疑问：在通电自感实验中，断电时是否产生自感？在断电自感实验中，通电时有没有自感？市面上也有把通电自感实验和断电自感实验融合在一起的自感现象实验教具，但在实验原理上不能很好地体现对比法、控制变量法的科学研究方法，同时也没有对教材中的自感现象实验进行扩展，使得学生对自感的认识比较狭隘。 

发明内容

为了克服现有自感现象实验操作麻烦、演示项目少、显示效果差的不足，本实用新型提供一种自感现象探究器，该探究器将线圈支路与电阻支路设计一致，始终把线圈与电阻进行对比实验，体现实验的科学性；把电路元件与电路原理图有机地结合起来，有利于学生理解电路原理、认识电路元件；仪器结构简单、操作方便，不仅能进行通电自感、断电自感实验，还能进行因自感引起的电弧现象和线圈对交变电流的阻碍作用实验，实验现象明显、有趣。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在面板上，电路元件与电路原理图相结合，电路中有线圈与小灯泡串联、电阻与小灯泡串联以及发光二极管、开关与蜂鸣器串联三个支路，三个支路并联后再与单刀单掷开关串联接在低压电源上。电路中的电阻为固定电阻，其阻值与线圈的电阻值相同，发光二极管与蜂鸣器串联使用。把电路元件安装在面板的正面，面板上还安装有电源接线柱。接入直流电源，闭合单刀单掷开关，由于线圈的自感，导致与之串联的小灯泡比与电阻串联的小灯泡迟缓变亮。断开单刀单掷开关时，自感电动势的方向与电源电压方向相反，使得发光二极管导通，发光二极管闪亮一下，蜂鸣器也发出声音。分别取下两只小灯泡中的一只，重复通、断电操作，探究断电自感现象是因电阻引起，还是因线圈引起。断开发光二极管、蜂鸣器支路中的开关，分别取下两只小灯泡中的一只，进行通、断电操作，观察单刀单掷开关在断电时因自感产生的电弧现象。接入交流电源，闭合单刀单掷开关，因线圈的自感，使得通过线圈的电流很小，与线圈串联的小灯泡不能发光，说明线圈对交变电流的阻碍作用。 

本实用新型的有益效果是，能进行四种自感现象的探究实验，设计原理科学，仪器结构简单、操作方便，实验现象明显、有趣。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

图1是自感现象探究器第一个实施例——内置电源型的电路原理图。 

图2是自感现象探究器第一个实施例的面板设计图。 

图3是自感现象探究器第二个实施例——外接电源型的电路原理及面板设计图。 

图中R为36Ω5W电阻，LED为5mm蓝发光二极管，L为用0.41mm漆包线在2.5×4.1cm²的E型铁芯上绕制1600匝，直流电阻36Ω的线圈，A₁、A₂为2.5V0.3A小灯泡，H为HYDZ蜂鸣器，S₀、S₂为钮子开关，S₁为单刀单掷开关，X、Y为电源接线柱（接入12V交流或直流电源）。 

具体实施方式

在图1中，变压器B次级提供的12V交流电，一方面直接提供交流电源，另一方面经过全桥UR整流、电容C滤波，提供直流电源，通过S₀的切换，分别为自感现象探究电路提供交、直流电源。 

在图3中，X、Y两接线柱与学生电源的直流或交流12V连接，为自感现象探究器提供电源。 

 在图2所示实施例中，把面板设计图绘制在30cm×40cm的面板上，在各元件符号位置安装相应的电路元件（线圈在使用时再连接）；在面板的背面，把各元件按电路图进行连接；按图1中的电源部分电路图，把电源安装在面板背面的底座上；将面板固定在底座上。 

在图3所示实施例中，把面板设计图绘制在10cm×10cm的敷铜板绝缘面上，根据面板电路图，将敷铜板制成电路板，在元件符号位置安装相应的电路元件（线圈用导线连接到相应位置），把敷铜板固定在线圈的铁芯上，成为探究器的操作和显示面板，铁芯便是探究器的底座。