本發(fā)明涉及一種物理教具，具體涉及一種電動機功能關(guān)系能量分配演示儀。

背景技術(shù)：

目前，在高中物理實驗教學過程中，講到電功與電熱的關(guān)系時，就要講到電動機和電解槽，在講解輸入功率、機械功率、熱功率三者之間的關(guān)系時，要講到電動機、電解槽的能量分配，傳統(tǒng)的方法就是直接理論描述，缺少一種電動機、電解槽功能關(guān)系能量分配演示儀，使這部分知識的傳授缺乏生動性和趣味性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述背景技術(shù)中提出的問題，本發(fā)明提供一種電動機功能關(guān)系能量分配演示儀，用于講解高中物理電動機中電功與電熱的關(guān)系，可使這部分知識的傳授充滿趣味性和講解的生動性。

一種電動機功能關(guān)系能量分配演示儀，包括底座、電源、正負接線柱、電動機、電阻器、電壓表A、電壓表B、電壓表C、電流表A、電壓傳感器A、電壓傳感器B、LED燈帶A、LED燈帶B、LED燈帶C、LED燈帶D、LED燈帶E、LED燈帶F、電控板；所述底座上安裝了電源和正負接線柱，它們通過導線相連接，所述底座上還安裝了電動機，電阻器，且它們采用串聯(lián)連接；所述電壓表A并聯(lián)于正負接線柱之間，所述電流表A串聯(lián)在整個電路中，所述電壓表B與電動機并聯(lián)，所述電壓表C與電阻器并聯(lián)，所述電動機還通過導線連接電壓傳感器A，所述電阻器通過導線連接電壓傳感器B，所述電壓傳感器A和電壓傳感器B通過導線連接電控板，所述電控板通過導線連接底座下方的LED燈帶及方向指示燈。

進一步地，所述底座上還安裝了兩條LED燈帶A，其中一條連接LED燈帶B及 LED燈帶C，另一條連接LED燈帶D及LED燈帶E。

進一步地，所述底座的下方還包括能量轉(zhuǎn)換方向指示燈A、方向指示燈B、方向指示燈C，在兩條LED燈帶D間還跨接了一條LED燈帶F。

進一步地，附圖的虛線框中所描述的是一個模擬電動機，它將一臺內(nèi)阻極小的電動機與一電阻器串聯(lián)，且電源電壓選用10-20V的直流電源，電動機選用額定電壓6-12V的，電阻器選用5-20Ω的，以便達到更好的演示效果。

進一步地，接通電源，從電壓表A、電壓表B、電壓表C的讀數(shù)，可得出電壓分配關(guān)系滿足U=U₁+U₂，而從電流表A的讀數(shù)I可得出輸入功率P=UI，機械功率P₁=U₁I，熱功率P₂=U₂I，且可驗證能量守恒關(guān)系P=P₁+P₂。

進一步地，若電動機停止轉(zhuǎn)動，LED燈帶D、LED燈帶E、方向指示燈C均熄滅，LED燈帶F被點亮，此時底座的下方只顯示電功W等于電熱Q₂。

進一步地，若電動機正常運轉(zhuǎn)，此時底座的下方顯示如下現(xiàn)象，除LED燈帶F熄滅外，其它LED燈帶均被點亮，同時，能量方向指示燈的指向箭頭也被點亮，此時底座的下方顯示電功W等于機械能W₁與電熱Q₂之和。

進一步地，底座下方的LED燈帶通過電控板可實現(xiàn)LED燈帶的顯示效果是向右側(cè)循環(huán)流水。

本發(fā)明的有益效果在于，在講解電動機電功與電熱的關(guān)系時，可演示電動機輸入功率、機械功率、熱功率三者之間的關(guān)系，且可同步通過下方的能量分配關(guān)系圖顯示出來；可演示電動機能量分配的兩種情況：（1）電功W等于機械能W₁與電熱Q₂之和；（2）電功W等于電熱Q₂；使得這部分知識的講解更生動，充滿趣味性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2為本發(fā)明的電路原理方框圖，

圖中：1-底座，2-電源，3-正負接線柱，4-電動機，5-電阻器，6-電壓表A，7-電壓表B，8-電壓表C，9-電流表A，10-電壓傳感器A，11-電壓傳感器B，12- LED燈帶A，13-方向指示燈A，14- LED燈帶B，15- LED燈帶C，16-方向指示燈B，17- LED燈帶D，18-LED燈帶E，19-方向指示燈C，20- LED燈帶F，21-電控板。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1、圖2所示，一種電動機功能關(guān)系能量分配演示儀，包括底座1，電源2，正負接線柱3，電動機4，電阻器5，電壓表A6，電壓表B7，電壓表C8，電流表A9，電壓傳感器A10，電壓傳感器B11，LED燈帶A12，方向指示燈A13，LED燈帶B14，LED燈帶C15，方向指示燈B16，LED燈帶D17，LED燈帶E18 ，方向指示燈C19，LED燈帶F20，電控板21；所述底座1上安裝了電源2和正負接線柱3，它們通過導線相連接，所述底座1上還安裝了電動機4，電阻器5，所述電壓表A6并聯(lián)于正負接線柱3之間，所述電流表A9串聯(lián)在整個電路中，所述電壓表B7與電動機4并聯(lián)，所述電壓表C8與電阻器5并聯(lián)，所述電動機4還通過導線連接電壓傳感器A10，所述電阻器5通過導線連接電壓傳感器B11，電壓傳感器A10和電壓傳感器B11通過導線連接電控板21，所述電控板21通過導線連接底座1下方的LED燈帶及方向指示燈。

所述底座1上還安裝了兩條LED燈帶A12，其中一條連接LED燈帶B14及 LED燈帶C15，另一條連接LED燈帶D17及LED燈帶E18。

所述底座1下方還包括能量轉(zhuǎn)換方向指示燈A13、方向指示燈B16、方向指示燈C19，在兩條LED燈帶D17間還跨接了一條LED燈帶F20。

附圖的虛線框中所描述的是一個模擬電動機，它將一臺內(nèi)阻極小的電動機4與一電阻器5串聯(lián)，且電源2電壓采用10-20V的直流電源，電動機4選用額定電壓6-12V的，電阻器5采用5-20Ω的，以便達到更好的演示效果。

接通電源2，從電壓表A6、電壓表B7、電壓表C8的讀數(shù)，可得出電壓分配關(guān)系滿足U=U₁+U₂，而從電流表A9的讀數(shù)I可得出輸入功率P=UI，機械功率P₁=U₁I，熱功率P₂=U₂I，且滿足P=P₁+P₂。

底座1上一部分的電路通過電壓傳感器與下方的LED燈帶相連，通過電控板21控制LED燈帶亮滅情況的變化，具體做法是，可用手抓住電機轉(zhuǎn)動的葉輪，使電機停止轉(zhuǎn)動，可觀察到以下現(xiàn)象，電流表A9讀數(shù)變在大，電壓表A6示數(shù)不變，電壓表B7示數(shù)變小甚至為零，電壓表C8示數(shù)變大，仍可驗證U=U₁+U₂，P=P₁+P₂。

若電動機停止轉(zhuǎn)動，LED燈帶D17，LED燈帶E18，方向指示燈C19均熄滅，LED燈帶F20被點亮，此時底座1的下方只顯示電功等于電熱，即W=Q₂。

若放手讓電動機正常運轉(zhuǎn)，從電壓表、電流表的示數(shù)，可得出U=U₁+U₂,P=P₁+P₂，此時底座1的下方顯示如下現(xiàn)象，除LED燈帶F20熄滅外，其它LED燈帶均被點亮，同時，所有能量方向指示燈的箭頭指向也被點亮，便于講解W=W₁+Q₂，即電功W的一部分轉(zhuǎn)化為機械能W₁，另外一部分轉(zhuǎn)化為熱能Q₂。

底座1下方的LED燈帶連接電控板21，可實現(xiàn)LED燈帶出現(xiàn)向右側(cè)循環(huán)流水的顯示效果。

本發(fā)明的有益效果在于，在講解電動機電功與電熱的關(guān)系，可演示電動機輸入功率、機械功率、熱功率三者之間的關(guān)系，且同步通過下方的能量分配關(guān)系圖顯示出來；可演示電動機能量分配的兩種情況：（1）W=W₁+Q₂，（2）W=Q₂，使得這部分知識的傳授充滿趣味性，使講解更生動性，學生更易接受新的知識。