本實(shí)用新型涉及一種實(shí)驗(yàn)器，具體來(lái)講是一種焦耳定律實(shí)驗(yàn)器，屬于教學(xué)演示設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

焦耳定律實(shí)驗(yàn)器用于驗(yàn)證通電導(dǎo)體放出的熱量與電流強(qiáng)度、導(dǎo)體電阻、通電時(shí)間的關(guān)系Q＝I²Rt，這是中學(xué)物理教學(xué)中必做的實(shí)驗(yàn)。通常實(shí)驗(yàn)方法有兩種：

a.用2-3組量熱桶組合實(shí)驗(yàn)；優(yōu)點(diǎn)：有保溫層，隔絕外界溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響；缺點(diǎn)：需要用兩組以上的量熱桶做串聯(lián)或者并聯(lián)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材搭建有難度，準(zhǔn)備時(shí)間較長(zhǎng)。

b.焦耳定律演示器；優(yōu)點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較容易直觀的觀察；缺點(diǎn)：用液位高度間接表示熱量高低，只能用于演示實(shí)驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種一體化設(shè)計(jì)、試驗(yàn)準(zhǔn)確的焦耳定律實(shí)驗(yàn)器。

本實(shí)用新型專利是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種焦耳定律實(shí)驗(yàn)器，包括若干并排設(shè)置的實(shí)驗(yàn)桶，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)桶中分別設(shè)有電阻和溫度計(jì)，還包括蓋在實(shí)驗(yàn)桶上的PCB電路板，電阻通過(guò)導(dǎo)線電連PCB 電路板并且較長(zhǎng)的導(dǎo)線使電阻伸入實(shí)驗(yàn)桶中，溫度計(jì)穿過(guò)PCB電路板上預(yù)設(shè)的通孔伸入實(shí)驗(yàn)桶中。

本實(shí)用新型進(jìn)一步限定的技術(shù)方案為：

進(jìn)一步的，實(shí)驗(yàn)桶包括立在底座上的多個(gè)上開口保溫筒和立在基板上的多個(gè)保溫套管，每個(gè)保溫套管對(duì)應(yīng)插入一個(gè)保溫筒中，并且保溫套管的外壁和保溫筒的內(nèi)壁間留有間隙；PCB電路板貼合固定在基板上，PCB電路板上的每個(gè)電阻分別對(duì)應(yīng)深入保溫套管內(nèi)部，PCB電路板在對(duì)應(yīng)保溫套管處設(shè)有供溫度計(jì)插入的通孔。

進(jìn)一步的，PCB電路板上設(shè)有兩路獨(dú)立的電路分別為并聯(lián)電路和串聯(lián)電路，所述并聯(lián)電路包括直流電源和并聯(lián)在直流電源間的三組電阻電路分別為第一組電阻電路、第二組電阻電路和第三組電阻電路，第一組電阻電路包括順序電聯(lián)的電流表、基礎(chǔ)電阻、電阻值為基礎(chǔ)電阻一半的第一副電阻和并聯(lián)在第一副電阻兩端的開關(guān)，第二組電阻電路包括順序電聯(lián)的電流表、基礎(chǔ)電阻、電阻值與基礎(chǔ)電阻相當(dāng)?shù)牡诙彪娮韬筒⒙?lián)在第二副電阻兩端的開關(guān)，第三組電阻電路包括順序電聯(lián)的電流表和基礎(chǔ)電阻；所述串聯(lián)電路包括直流電源和串聯(lián)在直流電源中的三個(gè)電阻分別為第一串聯(lián)電阻、第二串聯(lián)電阻和第三串聯(lián)電阻，第一串聯(lián)電阻、第二串聯(lián)電阻和第三串聯(lián)電阻順序倍增。

進(jìn)一步的，PCB電路板上溫度計(jì)均與遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)通訊連接。

本實(shí)用新型的有益效果為：

1.一體化設(shè)計(jì)，內(nèi)置發(fā)熱元件(含串、并聯(lián)電路)、數(shù)顯電流表；接通電源，連接溫度傳感器就可以實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備時(shí)間短。

2.有6個(gè)實(shí)驗(yàn)腔體(有內(nèi)、外保溫桶)，外界溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響較小。

3.發(fā)熱元件是高精度電阻，阻值更加準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)電流值更準(zhǔn)確。

4.實(shí)驗(yàn)介質(zhì)可以是空氣，也可用煤油。

5.本實(shí)驗(yàn)器是直接測(cè)溫度，更直觀。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的裝配示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的使用結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中電路示意圖；

圖4為本實(shí)用新型中電路示意圖。

圖中：PCB電路板1，溫度探孔2，保溫套管3，電阻4，保溫筒5，底座6，溫度傳感器的探頭7，電源接線柱8。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于了解，現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型專利是如何實(shí)施的：

一種焦耳定律實(shí)驗(yàn)器，包括分兩排設(shè)置的實(shí)驗(yàn)桶，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)桶中分別設(shè)有電阻4和溫度傳感器的探頭7，還包括蓋在實(shí)驗(yàn)桶上的PCB電路板1，電阻4 通過(guò)導(dǎo)線電連PCB電路板1并且較長(zhǎng)的導(dǎo)線使電阻4伸入實(shí)驗(yàn)桶中，溫度傳感器的探頭7穿過(guò)PCB電路板1上預(yù)設(shè)的溫度探孔2伸入實(shí)驗(yàn)桶中。

實(shí)驗(yàn)桶包括立在底座6上的6個(gè)上開口保溫筒5和立在基板上的6個(gè)保溫套管3，每個(gè)保溫套管3對(duì)應(yīng)插入一個(gè)保溫筒5中，并且保溫套管3的外壁和保溫筒5的內(nèi)壁間留有間隙；PCB電路板1貼合固定在基板上，PCB電路板1上的每個(gè)電阻4分別對(duì)應(yīng)深入保溫套管3內(nèi)部，PCB電路板1在對(duì)應(yīng)保溫套管3處設(shè)有供溫度傳感器的探頭7插入的溫度探孔2。

工作過(guò)程和原理：

電路面板的下半部分是“串聯(lián)電路”(研究電流熱效應(yīng)與電阻的關(guān)系) Q＝I²Rt，與電阻(阻值)的成正比，三個(gè)同時(shí)比較，時(shí)間t是相同的。

1.將溫度傳感器的探頭分別插在3Ω、6Ω、9Ω橡膠塞插孔內(nèi)，調(diào)節(jié)塞子及探頭高度，插入溫度探頭孔內(nèi)；

2.接入學(xué)生電源，電壓不可大于10V；

3.接入溫度傳感器和電腦建立連接；

4.打開DIS系統(tǒng)軟件，點(diǎn)擊“教材通用軟件”“新建實(shí)驗(yàn)”，選擇“快速實(shí)驗(yàn)”，建立“溫度—時(shí)間”坐標(biāo)關(guān)系，實(shí)驗(yàn)時(shí)間設(shè)置選擇“10分鐘”，采集間隔選擇“1秒”；

5.閉合開關(guān)，點(diǎn)擊“開始”按鈕開始采集數(shù)據(jù)，打開電源開關(guān)，接通電路；

6.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，單擊“停止”按鈕，結(jié)束實(shí)驗(yàn)，分析并保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不難得出溫度升高量與電阻成正比。

電路面板的上半部分是“并聯(lián)電路”(研究電流熱效應(yīng)與電流的關(guān)系) Q＝I²Rt，與電流的平方成正比(對(duì)應(yīng)三個(gè)電流表會(huì)顯示三個(gè)電阻的電流值)，三個(gè)同時(shí)比較，時(shí)間t是相同的。

其實(shí)驗(yàn)過(guò)程基本與串聯(lián)電路一致，通過(guò)采集的數(shù)據(jù)不難得出溫度升高量與電流的平方成正比。