[实用新型]焦耳定律实验教学演示仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及电学实验仪器，属于教学实验教具技术领域，具休地说一种焦耳定律实验教学演示仪，它是对现行焦耳定律实验演示器的进一步改进和完善，特别适合在中学物理教学中作课堂实验演示用，也可用作高校进行教学科研的实验仪器。

背景技术

我们知道，焦耳定律是从定量上深刻揭示通电导体发生“电热效应”的一个基本规律，它的基本内容可表述为：当导体有电流通过时会发热，它所产生的热量分别与导体的电阻（R）、通电的时间(t)和通过导体的电流强度（I）的二次方成正比，其数学表达式为：Q=I²Rt，就“电热效应”的本质而言：当电流通过导体时会受到电阻的阻碍作用而耗损电能，“电热效应”就是电阻阻碍电流时将所消耗的电能转换为热能对外放热的一种表现形式。但是，由于这种“电热转换”的过程是人们用肉眼无法看见的，在中学物理电学实验教学中一般是用手触摸通电的电阻器来定性地感知“电热效应”现象。在有条件的学校是采用一种名称为“焦耳定律实验演示器”的装置来进行实验教学，现行常用的“焦耳定律实验演示器”是将电能转换产生的热能用来升温密闭气体使其增大压强，并采用调节电流强度（I）或电阻（R）等变量来改变发热量进而变换成气体压强的变化量，通过“U”型管液体压强计来观察受热气体压强的变化，即可间接地观察到“电热转换”的发生过程，可勉强地从定量上认知焦耳定律，客观地说，它对帮助理解焦耳定律的实质内容、提高中学物理实验教学质量还是有一定作用的。但是无需讳言，我们在长期从事物电教学实践中也发现：现行的焦耳定律实验演示器在课堂实验操作中仍存在一些使用缺陷，其主要表现为：由于受热气体的密闭性能较差容易产生泄漏，而该实验在操作过程中稍微发生一点漏气就会泄压而难以真实反映“电热转换”过程中引起的气压变化量，常常出现因压强计上显示气体压强变化值不明显而影响实验效果的现象；其次，在课堂上进行实验教学时，两组实验之间的间隔等待时间较长，要待上次实验的受热气体冷却恢复常温后才能进行第二次实验操作，这不仅影响教学实验的效率，严重时还会影响完成预定的课堂实验计划。第三，由于现行的焦耳定律实验演示器是采用每个电阻外置接线桩并用多根连线改变串并联连接方式来进行不同电阻（R）或不同电流强度（I）变量的两组实验。这也是现行“焦耳定律实验演示器”长期存在着因外露接线桩头过多、外接连线零乱烦杂而影响实验演示观察效果的使用缺陷。迄今为止，很多物电教学实验科研工作者一直都在努力探索并希望解决这个课题。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在克服现有技术存在的上述不足之处，而提出一种焦耳定律实验教学演示仪，它是利用数码技术直接显示电热转换过程中受热介质的温度变化值来直观地演示焦耳定律的深刻内涵，具有结构简捷操作简便、教学实验效率高，实验数据可读准确性高、演示对比直观性好等突出优点。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的：

本实用新型提出的一种焦耳定律实验教学演示仪，它包括实验演示台板、安装于实验演示台板的左气腔室、右气腔室和可变电阻器，其特征在于：在实验演示台板上配装有双刀双掷开关、智能微控器和与左气腔室、右气腔室位置相对应的左室温度显示器、右室温度显示器，所述的左气腔室内配装有左室温度传感器和串联连接的左室上电阻器、左室下电阻器，在右气腔室内配装有右室温度传感器和右室电阻器，右室电阻器串联连接于左室下电阻器，所述双刀双掷开关的一组开关与左室下电阻器并联连接，双刀双掷开关的另一组开关串联连接可变电阻器后再与右室电阻器并联连接。

为更好地理解本实用新型的技术方案，更进一步地说，它还具有如下的技术特征：

在实验演示台板上与左气腔室、右气腔室相对应的位置处分别安装左室电流表、右室电流表。

所述的智能微控器包括单片机CPU、电源模块AC/DC、温度转换电路、温度检测模块、数码显示转换模块和输出输入转换模块。

左室温度传感器、右室温度传感器是由温度传感导线连接于智能微控器的温度转换电路。

所述左室上电阻器、左室下电阻器、右室电阻器三者的阻值相等。