專利名稱：一種lc電磁振蕩演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及教學(xué)模型或者教具領(lǐng)域，尤其涉及一種LC電磁振蕩演示儀。
背景技術(shù)：
電磁振蕩是指，在電路中，電荷和電流以及與之相聯(lián)系的電場和磁場周期性地變化，同時(shí)相應(yīng)的電場能和磁場能在儲(chǔ)能元件中不斷轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。在中學(xué)物理教學(xué)中，如何向初次接觸電磁振蕩的學(xué)生解釋這一看不見摸不著的現(xiàn)象和原理、加深學(xué)生記憶、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，成為教學(xué)的難點(diǎn)。公開號(hào)為CN2310348Y的專利文獻(xiàn)公開了一種LC電磁振蕩演示儀，其采用表頭指針演示電磁振蕩過程及LC參數(shù)之間關(guān)系，但是發(fā)明人認(rèn)為該演示儀還不夠直觀形象，尤其對(duì)于初次接觸電磁振蕩的學(xué)生來說，演示效果還不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種LC電磁振蕩演示儀，將看不見摸不著的LC電磁振蕩現(xiàn)象變成一個(gè)直觀醒目的模型，使學(xué)生看了以后，能直觀、形象地顯示電容和電感的電位、電流的變化，如電流流動(dòng)的方向，及電容中的電位變化，加深印象，加強(qiáng)記憶,深刻理解抽象的電磁振蕩的實(shí)質(zhì)。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案:—種LC電磁振蕩演不儀,包括用于代表電容的盒體、用于代表電感的圓筒、LED燈條和控制器；所述盒體上排列設(shè)有多組能夠分別點(diǎn)亮或者熄滅的、表示電容電位的LED燈組；所述LED燈條在圓筒上繞有多圈并兩端與盒體相接，所述LED燈條由多組能夠分別點(diǎn)亮或者熄滅的LED燈組構(gòu)成并且各組LED燈組中的LED燈交錯(cuò)排布設(shè)置；所述盒體上的各組LED燈組由控制器控制實(shí)現(xiàn)依次點(diǎn)亮或者依次熄滅，與之相對(duì)應(yīng)地，LED燈條上的各組LED燈組由控制器控制實(shí)現(xiàn)交替點(diǎn)亮。采用依次點(diǎn)亮或者熄滅的LED燈組表示電容的電位(電荷)變化，采用LED燈條卷繞在圓筒上表示電感并采用交替點(diǎn)亮的LED燈組產(chǎn)生追逐效果表示電流(電荷)流動(dòng)的過程(電流從電容上端向電感方向流動(dòng)，表示電容向電感放電，反之電流從電感上端向電容方向流動(dòng),表示電感向電容充電),這樣直觀、形象的展示了 LC電磁振蕩現(xiàn)象和原理。所述控制器包括提供各組LED燈組電源的供電電路和控制各組LED燈組點(diǎn)亮或者熄滅的控制電路。作為優(yōu)選，所述供電電路包括電池和三極管，每組LED燈組中的各LED燈并聯(lián)后與一個(gè)三極管串接，該三極管作為控制該組LED燈組點(diǎn)亮或者熄滅的電子開關(guān)，多組LED燈組及其三極管相互并聯(lián)接在電池兩端，這樣電路簡單、性能可靠、成本低。作為優(yōu)選，所述控制電路包括555定時(shí)器和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4017，555定時(shí)器的輸出端連接十進(jìn)制計(jì)數(shù)器⑶4017的時(shí)鐘輸入端，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器⑶4017的多個(gè)輸出端分別經(jīng)開關(guān)二極管4148連接供電電路中各組LED燈組的三極管的基極，這樣電路簡單、性能可靠、成本低。本發(fā)明由于采用了以上的技術(shù)方案，將看不見摸不著的LC電磁振蕩現(xiàn)象變成一個(gè)直觀醒目的模型，使學(xué)生看了以后，能直觀、形象地顯示電容和電感的電位、電流的變化，如電流流動(dòng)的方向，及電容中的電位變化，加深印象，加強(qiáng)記憶，深刻理解抽象的電磁振蕩的實(shí)質(zhì)。電路簡單，演示效果好。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的控制電路的電路原理圖；圖3是本發(fā)明的供電電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做一個(gè)詳細(xì)的說明。實(shí)施例1:如圖1所不的一種LC電磁振蕩演不儀,包括用于代表電容的盒體1、用于代表電感的圓筒2、LED燈條3和控制器4 ;所述盒體I上排列設(shè)有a、b、c三組能夠分別點(diǎn)亮或者熄滅的、表示電容電位的LED燈組；所述LED燈條3在圓筒2上繞有多圈并兩端與盒體I相接，所述LED燈條3由d、e、f三組能夠分別點(diǎn)亮或者熄滅的LED燈組構(gòu)成并且各組LED燈組中的LED燈交錯(cuò)排布設(shè)置；所述盒體I上的各組LED燈組由控制器4控制實(shí)現(xiàn)依次點(diǎn)亮或者依次熄滅，與之相對(duì)應(yīng)地，LED燈條3上的各組L`ED燈組由控制器4控制實(shí)現(xiàn)交替點(diǎn)亮，表示電流在流動(dòng)。所述控制器4包括提供各組LED燈組電源的供電電路和控制各組LED燈組點(diǎn)亮或者熄滅的控制電路。如圖3所示，所述供電電路包括電池和三極管8050，每組LED燈組中的各LED燈并聯(lián)后與一個(gè)三極管串接,該三極管作為控制該組LED燈組點(diǎn)亮或者熄滅的電子開關(guān)，該三極管的集電極通過電阻連接該組LED燈組，該三極管的基極和發(fā)射極之間跨接電阻限壓，該三極管的基極經(jīng)電阻連接控制電路的信號(hào)輸出端；每組LED燈組采用相同電路，六組LED燈組及其三極管相互并聯(lián)后接在電池、開關(guān)兩端。當(dāng)a或b f得高電位時(shí)，相應(yīng)的8050得電,其集電極所帶的LED燈組亮；相反a或b f低電位時(shí),其集電極所帶的LED燈組熄滅。如圖2所示，所述控制電路包括555定時(shí)器和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器⑶4017，555定時(shí)器的輸出端(第3腳)連接十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4017的時(shí)鐘輸入端，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器CD4017的多個(gè)輸出端分別經(jīng)開關(guān)二極管4148連接供電電路中各組LED燈組的三極管的基極。⑶4017是十進(jìn)制基數(shù)\分頻器，它的內(nèi)部由計(jì)數(shù)器和譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖信號(hào)的分配，整個(gè)輸出時(shí)序就是QO、Ql、……、Q9依次出現(xiàn)與時(shí)鐘同步的高電平，寬度等于時(shí)鐘周期。該十進(jìn)計(jì)數(shù)器通過第5腳是輸出端Q6經(jīng)二極管連接第15腳，改變?yōu)榱M(jìn)制計(jì)數(shù)器，逢6置O ;其中，第3腳是輸出端Q0，分別經(jīng)開關(guān)二極管4148連接a、b、C、d四個(gè)LED燈組的三極管8050的基極控制輸入端；第2腳是輸出端Q1，分別經(jīng)開關(guān)二極管4148連接b、c、e三個(gè)LED燈組的三極管8050的基極控制輸入端；第4腳是輸出端Q2，分別經(jīng)開關(guān)二極管4148連接c、f兩個(gè)LED燈組的三極管8050的基極控制輸入端；第7腳是輸出端Q3，經(jīng)開關(guān)二極管4148連接d —個(gè)LED燈組的三極管8050的基極控制輸入端；第10腳是輸出端Q4，分別經(jīng)開關(guān)二極管4148連接c、f兩個(gè)LED燈組的三極管8050的基極控制輸入端；第I腳是輸出端Q5，分別經(jīng)開關(guān)二極管4148連接b、c、e三個(gè)LED燈組的三極管8050的基極控制輸入端。
進(jìn)一步說明如下:如圖1所示，表示電容的盒體1中包含有&(&1、&2、&3、&4)，13031士2士3士4)，(3((31、c2、c3、c4)三組發(fā)光二極管組成的電位顯示器，a、b、c三組均亮表示電容中的電位(電荷)是滿的，尤如手機(jī)中的電池顯示器。如b、c 二組亮，表示電容中的電位(電荷)只有三分之二，如只有c組亮，則表示電容中的電位(電荷)只有三分之一，如a、b、c三組均不亮，表示電容中的電位(電荷)為零，電荷均流到電感中去了。這時(shí)，電感反過來向電容充電了，于是電容中又有電了，先是c組亮，再是b、c 二組亮，最后a、b、c三組均亮。這時(shí)表明電容的電荷被充滿了。于是電容又開始向電感放電。如此反復(fù)，循環(huán)下去，就形成了 LC電磁振蕩。當(dāng)然如果沒有能量補(bǔ)充，這種電磁振蕩會(huì)慢慢停下來，這是因?yàn)殡娏髁鬟^導(dǎo)線會(huì)有一定的損耗，慢慢損耗完了，就停止了。本模型只表示振蕩的時(shí)候的電位電流的變化情況，并不考慮損耗問題，其原理也只是定性分析，不是定量分析。LED燈條3采用表征電流流動(dòng)的追
逐燈設(shè)計(jì)。追逐燈由 d(dl、d2......dn), e (el、e2......en), f (fl、f2......fn)三組 LED 燈組
組成，每組多個(gè)燈。首先是d組燈亮，其次是e組燈亮，再次是f組燈亮。亮燈由d組跳到e組，再由e組跳到f組。這表示電容向電感放電時(shí)的電流方向。電容放完電后，電感向電容充電，燈亮的次序倒過來。它的跳動(dòng)方向表示電感向電容充電。該d、e、f燈亮跳動(dòng)情況要與電容電位顯示同步進(jìn)行。演示時(shí)，由555時(shí)基電路產(chǎn)生時(shí)基信號(hào)，最好是每秒1-2次(可調(diào)至以學(xué)生能看清楚為準(zhǔn)，太快會(huì)看不清，太慢也不好)，由555的第3腳輸出，進(jìn)入CD4017十進(jìn)計(jì)數(shù)器的14腳，該腳是上升沿脈沖計(jì)數(shù)輸入腳。該十進(jìn)計(jì)數(shù)器通過第5腳經(jīng)二極管連接第15腳，改變?yōu)?進(jìn)計(jì)數(shù)器，逢6置O。3腳是Q(O)，此時(shí)要帶動(dòng)a、b、c及d四組燈同時(shí)亮，所以要有4個(gè)開關(guān)二極管4148分別送高電位給圖3中的a、b、c、d端，使這四組的8050三極管基極得電，使a、b、C、d四個(gè)8050集電極有電流通過,相應(yīng)a、b、C、d四組發(fā)光管亮。555送出一個(gè)脈沖后，⑶4017計(jì)數(shù)到Ql時(shí)，相應(yīng)b、c、e三組燈亮。⑶4017計(jì)數(shù)到Q2時(shí)，相應(yīng)C、f 二組燈亮。⑶4017計(jì)數(shù)到Q3時(shí)，相應(yīng)d組燈亮。⑶4017計(jì)數(shù)到Q4時(shí)C、f 二組燈亮。⑶4017計(jì)數(shù)到Q5時(shí)b、c、e三組燈亮。⑶4017計(jì)數(shù)到Q6時(shí)，置0，變?yōu)镼O，如此循環(huán)。本LC電磁振蕩演示儀由4節(jié)5號(hào)電池供應(yīng)，是一個(gè)便攜式的裝置，便于移動(dòng)，輪流給學(xué)生觀看。
權(quán)利要求
1.一種LC電磁振蕩演示儀，其特征在于，包括用于代表電容的盒體(I)、用于代表電感的圓筒(2)、LED燈條(3)和控制器(4);所述盒體(I)上排列設(shè)有多組能夠分別點(diǎn)亮或者熄滅的、表示電容電位的LED燈組；所述LED燈條(3)在圓筒(2)上繞有多圈并兩端與盒體(I)相接，所述LED燈條(3)由多組能夠分別點(diǎn)亮或者熄滅的LED燈組構(gòu)成并且各組LED燈組中的LED燈交錯(cuò)排布設(shè)置；所述盒體(I)上的各組LED燈組由控制器(4)控制實(shí)現(xiàn)依次點(diǎn)亮或者依次熄滅，與之相對(duì)應(yīng)地，LED燈條(3)上的各組LED燈組由控制器(4)控制實(shí)現(xiàn)交替點(diǎn)亮，表示電流在流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種LC電磁振蕩演示儀，其特征在于，所述控制器(4)包括提供各組LED燈組電源的供電電路和控制各組LED燈組點(diǎn)亮或者熄滅的控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種LC電磁振蕩演示儀，其特征在于，所述供電電路包括電池和三極管，每組LED燈組中的各LED燈并聯(lián)后與一個(gè)三極管串接，該三極管作為控制該組LED燈組點(diǎn)亮或者熄滅的電子開關(guān)，多組LED燈組及其三極管相互并聯(lián)接在電池兩端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種LC電磁振蕩演示儀，其特征在于，所述控制電路包括555定時(shí)器和十進(jìn)制計(jì)數(shù)器⑶4017，555定時(shí)器的輸出端連接十進(jìn)制計(jì)數(shù)器⑶4017的時(shí)鐘輸入端，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器⑶4017的多個(gè)輸出端分別經(jīng)開關(guān)二極管4148連接供電電路中各組LED燈組的三極管的基極。
全文摘要
本發(fā)明一種LC電磁振蕩演示儀，涉及中學(xué)物理教學(xué)模型或者教具領(lǐng)域。它能顯示LC電磁振蕩現(xiàn)象，將看不見摸不著的LC電磁振蕩現(xiàn)象變成一個(gè)能看得見、摸得著的教學(xué)模型，使學(xué)生看了以后能直觀、形象、醒目地顯示電容和電感間電位和電壓的變化，和電流流動(dòng)的方向，及電容中的電位變化，加深學(xué)生的印象，加強(qiáng)記憶，深刻理解。將抽象的LC電磁振蕩的物理現(xiàn)象形象化、具體化，弄懂LC電磁振蕩的實(shí)質(zhì)。
文檔編號(hào)G09B23/18GK103150950SQ201310051938
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月27日
發(fā)明者白小珍 申請(qǐng)人:白洪義