專利名稱：電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種教育、演示用具，更確切地說是涉及一種電磁學(xué)實驗和計算復(fù)習(xí)儀。
目前的初中物理教學(xué)中，在原有基礎(chǔ)上改進(jìn)或增添了不少實驗，使用了許許多多的實驗器材，同時為了降低造價，使用方便簡單，也出現(xiàn)了一些組合式的教學(xué)儀器，這對初中物理教學(xué)起了很好的促進(jìn)作用。但利用這些教學(xué)儀器或教學(xué)儀器的組合完成的實驗，都是一個個相對獨立的演示實驗或?qū)W生實驗。在學(xué)完初中電磁學(xué)的內(nèi)容之后，如果能把分散在一個個演示實驗或?qū)W生實驗中的實驗器材有機(jī)地聯(lián)系起來，使它們在同一裝置的一次實驗中協(xié)調(diào)工作，構(gòu)成一個有機(jī)的整體，通過系統(tǒng)復(fù)習(xí)，來進(jìn)一步提高學(xué)生的動手、動腦、綜合分析解決問題的能力，對增加理論的形象性、直觀性，提高學(xué)生復(fù)習(xí)電磁學(xué)計算題時的興趣，無疑是有很大幫助的。
本實用新型的目的是設(shè)計一種電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀，在嚴(yán)格理論與計算的基礎(chǔ)上，將初中電磁學(xué)實驗中眾多的器材及大量的計算融合在一個實驗、計算裝置中，形象、直觀地將理論與實驗結(jié)合起來復(fù)習(xí)，道理淺顯易懂并富有趣味。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀，包括交流電路部分和直流電路部分，其特征在于還包括有電磁繼電器和電磁繼電器控制電路；電磁繼電器控制電路與所述的交流電路部分連接，電磁繼電器控制電路連接電磁繼電器線圈，電磁繼電器接點連接在所述的直流電路部分中。
所述的交流電路部分包括有保險絲、電流表、拉線開關(guān)、卡口電燈、撥動開關(guān)、螺口電燈、閘刀開關(guān)、電熱絲、插頭座和交流/直流電源；所述的卡口電燈、螺口電燈、電熱絲、交流/直流電源分別與所述的一個拉線開關(guān)、撥動開關(guān)、閘刀開關(guān)及插頭座串接，并并接在設(shè)有保險絲及電流表的交流市電回路中，所述交流/直流電源的直流電源輸出端連接在所述的電磁繼電器控制電路中。
所述的保險絲兩端設(shè)有接線柱或鱷魚夾。
所述的電熱絲是電爐或電熨斗或電飯鍋的電熱絲。
所述的電磁繼電器控制電路包括有滑動變阻器，與所述電磁繼電器的線圈串接。
所述的直流電路部分包括有第一、第二、第三、第四、第五單刀單擲開關(guān)、單刀雙擲開關(guān)、直流電源、綠色信號燈、紅色信號燈、電流表、電壓表、電阻箱、電鈴、電動機(jī)和滑動變阻器；所述的紅色信號燈串接第一單刀單擲開關(guān)，所述的電動機(jī)串接滑動變阻器和第二單刀單擲開關(guān)，所述的電鈴串接第三單刀單擲開關(guān)，所述的綠色信號燈串接電阻箱及第四單刀單擲開關(guān)，所述的直流電源串接電流表和第五單刀單擲開關(guān)，所述電壓表連接單刀雙擲開關(guān)的刀端，第一、第二、第三、第四、第五單刀單擲開關(guān)的另一端連接單刀雙擲開關(guān)的第一擲端，紅色信號燈另一端與電動機(jī)另一端、電鈴另一端及電磁繼電器常閉接點端連接，直流電源一端、電壓表另一端并接在電磁繼電器線圈一端及電磁繼電器公共接點上，單刀雙擲開關(guān)的第二擲端連接所述電磁繼電器線圈另一端，所述綠色信號燈另一端連接電磁繼電器常開接點端。
所述的紅色信號燈是紅色信號轉(zhuǎn)燈，由卡口燈座、軸承、凹面鏡、塑料輪及卡口燈泡組裝構(gòu)成。
本實用新型利用電磁繼電器及其控制電路將交流電路部分和直流電路部分緊密地聯(lián)系在一起，在嚴(yán)格的理論與計算的基礎(chǔ)上，利用初中知識使初中電磁學(xué)實驗中涉及的單刀單擲開關(guān)、單刀雙擲開關(guān)等幾十種電器元件在一個實驗裝置的一次實驗中協(xié)調(diào)工作、綜合融為一體，而道理卻淺顯易懂，克服了目前初中物理教學(xué)中計算與直觀實驗相脫離的現(xiàn)象，利用本復(fù)習(xí)儀可編制出覆蓋初中電磁學(xué)教學(xué)內(nèi)容的眾多習(xí)題，并且在復(fù)習(xí)儀上直接驗證習(xí)題的計算結(jié)果。
下面結(jié)合實施例及附圖進(jìn)一步說明本實用新型的技術(shù)。


圖1為電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀電器元件布局及連接示意圖。
參見
圖1，電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀包括交流電路部分1、電磁繼電器2、直流電路部分3和電磁繼電器控制電路4。
交流電路部分與交流市電連接，包括接線柱5(或鱷魚夾)、保險絲6、拉線開關(guān)K1、撥動開關(guān)K2、閘刀開關(guān)K3、插頭座K4、有額定電壓、功率的卡口電燈D1、有額定電壓、功率的螺口電燈D2、有額定電壓、功率的電爐(或電熨斗、電飯鍋)D3、交流電流表A1和交流/直流電源D4(交流/直流電源D4是給電磁繼電器2供電的電源，給直流電路部分3供電的電源8可采用蓄電池、各種學(xué)生電源、教學(xué)電源、低壓電源，如J1201型、J1201-1型、J1201-2型、J1202型、J1202-1型、J1202-2型、J1207型等，最好有穩(wěn)壓6V檔、額定電流大于1A，帶過載保護(hù))。當(dāng)發(fā)生短路或用電器的功率過大時，保險絲6熔斷，保險絲6接在接線柱或鱷魚夾5上，使保險絲6熔斷時的現(xiàn)象更加明顯。
直流電路部分3包括單刀單擲開關(guān)S1、S2、S3、S4、S5，紅色信號轉(zhuǎn)燈L1，綠色信號燈L2，電動機(jī)M，電流表A2，電壓表V，電鈴7，電阻箱X，直流電源8，單刀雙擲開關(guān)Sa和滑動變阻器9。
電磁繼電器2可采用J2413型、J2413-1型甚至J2414型電磁繼電器。
電磁繼電器控制電路4包括交流/直流電源D4和與電磁繼電器2線圈串聯(lián)的滑動變阻器10。
當(dāng)交流電路部分1通電，K1、K2、K4依序閉合時，電燈D1、D2發(fā)光，電磁繼電器2吸合，綠燈L2亮，再閉合K3時電爐D3得電?？蓮碾娏鞅鞟1上觀察到電流逐漸增大的情況。當(dāng)保險絲6熔斷時，電磁繼電器2釋放，綠色信號燈L2滅，紅色信號燈L1發(fā)出紅光并在電動機(jī)M的帶動下轉(zhuǎn)動，電鈴7發(fā)出響聲。利用滑動變阻器9、10可改變相應(yīng)電路中的電流強(qiáng)度，從而改變某部分電路的端電壓，使其符合一定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并通過電壓表V直接顯示。此外還可用電流表A2測量直流電路部分3干路中的電流，同時了解繼電器接點的工作電流是否超過其額定工作電流。
圖1中各種電器元件及其功能在初中物理課本、實驗及習(xí)題中都涉及到，并可解決初中電磁學(xué)中的絕大部分計算問題。例如(1)為使額定電壓為6V的電鈴7正常工作，直流電源電壓8應(yīng)為多少伏？電壓表V有3V、15V兩種量程供你選用，選用多大的量程時，才能測出電鈴7兩端的電壓？紅色信號燈L1、電動機(jī)M、電鈴7所在各支路兩端的電壓是多少？(2)若綠色信號燈L2的規(guī)格為4.8V 1.44W，為使其接入電源電壓為6V的電路中能正常發(fā)光，電阻箱X應(yīng)和它串聯(lián)還是并聯(lián)？電阻箱X接入的電阻是多少？如使用的綠色信號燈L2為2.5V 0.5W，它正常發(fā)光時電阻箱X接入的電阻值應(yīng)為多少？如果電阻箱X接入電路的電阻為17.5Ω時，電阻箱X正常工作電流為0.15A，使用該型電阻箱與2.5V 0.5W綠色信號燈串聯(lián)行嗎？(3)4.8V 1.44W綠色信號燈L2正常發(fā)光時的電阻是多少？和接入電路的阻值為4Ω的電阻箱X串聯(lián)之后總電阻是多少？(4)要想知道4.8V 1.44W綠色信號燈L2消耗的電能還需要知道什么量？(5)如果直流電路部分3，干路的電流為1A(繼電器兩組接點的額定工作電流分別為1A)，電流表A2有0.6A、3A兩量程可供選擇，選用多大的量程，電流表A2才能測出干路中的電流？如果電鈴7、電動機(jī)M正常工作時的電流分別為0.5A、0.3A、那么紅色信號燈L1應(yīng)選擇正常工作電流多大的較好？早期生產(chǎn)的電鈴中有一種電阻為5Ω的電鈴是否可以使用？教師演示或?qū)W生實驗時可按以下步驟協(xié)調(diào)交流電路部分、直流電路部分、電磁繼電器、電磁繼電器控制電路的工作1、在“電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀”上規(guī)定的位置接入d=0.28～0.40mm，額定電流1～1.5A的保險絲，交流電路部分接插220V 50HZ交流電源，電磁繼電器2吸合，常開接點接通，然后閉合開關(guān)S5、S4，綠色信號燈發(fā)光。
2、把D1、D2、D3分別接入電路，注意觀察電流表A1，看到它的示數(shù)增大，當(dāng)通過保險絲的電流大于它的額定電流，達(dá)到熔斷電流時，保險絲熔斷，同時、綠色信號燈L2熄滅。
3、保險絲熔斷后，電磁繼電器2釋放，常閉接點接通，直流電路部分開始工作，即紅色信號轉(zhuǎn)燈L1在直流電動機(jī)M的帶動下轉(zhuǎn)動，電鈴發(fā)出清脆悅耳的響聲。
在演示或?qū)嶒炛绷麟娐凡糠謺r，可在理解電路工作原理的基礎(chǔ)上，先使開關(guān)Sa的刀端a與擲端c接通，斷開K1、K2、K3，閉合K4，使交流電路部分通電，開啟與電磁繼電器線圈連接的交流/直流電源D4的開關(guān)，D4上指示燈亮，電磁繼電器2吸合，調(diào)節(jié)與電磁繼電器2的線圈串聯(lián)的滑動變阻器10，觀察電壓表V，直到電磁繼電器2的工作電壓等于額定電壓為止；調(diào)整與綠色信號燈L2串聯(lián)的電阻箱X，閉合開關(guān)S5、S4，綠色信號燈L2發(fā)光；使交流電路部分?jǐn)嚯?，電磁繼電器2釋放，常閉觸點接通。將開關(guān)Sa的擲刀由刀端a打向擲端b，開啟直流電源8開關(guān)，電源指示燈亮，閉合干路中開關(guān)S5，這時電壓表V的讀數(shù)應(yīng)為直流電源8的電壓；閉合開關(guān)S1,S2,S3，觀察調(diào)整紅色信號燈L1、電動機(jī)M、電鈴7，使它們正常工作，通過電流表A2的讀數(shù)得知直流電路中的電流。
本實用新型的特點是全部利用初中知識，使初中電磁學(xué)中出現(xiàn)的40余種器材之間建立起了廣泛和深刻的聯(lián)系。把分散在一個個條塊分割、彼此相對獨立的演示實驗和學(xué)生實驗中的大量器材，在嚴(yán)格理論與計算的基礎(chǔ)上巧妙搭配起來，融為一體，通過在一個實驗裝置中的一次實驗，使初中電磁學(xué)中出現(xiàn)的40余種實驗器材的使用方法，特點、功能一目了然，無拼湊之感，可生動、有趣、省時、省力有效地復(fù)習(xí)初中電磁學(xué)中的實驗內(nèi)容。
同時它還克服了現(xiàn)在初中物理教學(xué)中，物理計算題和驗證相脫離的現(xiàn)象。利用本實用新型原理圖，在教師的引導(dǎo)下，師生可以共同編制出覆蓋初中電磁學(xué)內(nèi)容的眾多的題目，對題目中的數(shù)據(jù)和運算結(jié)果可以直接通過實驗驗證。在理論和實踐的隨時隨地緊密結(jié)合中進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。
學(xué)生在充分理解教材和搞懂本實用新型復(fù)習(xí)儀工作原理的過程中，通過自找、自查、自練、自想提高了自學(xué)能力。
按照
圖1中電器元件的布局安裝實物，更易被學(xué)生理解掌握。
本實用新型可充分利用各校實驗室現(xiàn)有的器材，通用化程度高，生產(chǎn)成本低。
權(quán)利要求1.一種電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀，包括交流電路部分和直流電路部分，其特征在于還包括有電磁繼電器和電磁繼電器控制電路電磁繼電器控制電路與所述的交流電路部分連接，電磁繼電器控制電路連接電磁繼電器線圈，電磁繼電器接點連接在所述的直流電路部分中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀，其特征在于所述的交流電路部分包括有保險絲、電流表、拉線開關(guān)、卡口電燈、撥動開關(guān)、螺口電燈、閘刀開關(guān)、電熱絲、插頭座和交流/直流電源；所述的卡口電燈、螺口電燈、電熱絲、交流/直流電源分別與所述的一個拉線開關(guān)、撥動開關(guān)、閘刀開關(guān)及插頭座串接，并并接在設(shè)有保險絲及電流表的交流市電回路中所述交流/直流電源的直流電源輸出端連接在所述的電磁繼電器控制電路中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀，其特征在于所述的保險絲兩端設(shè)有接線柱或鱷魚夾。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀，其特征在于所述的電熱絲是電爐或電熨斗或電飯鍋的電熱絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀，其特征在于所述的電磁繼電器控制電路包括有滑動變阻器，與所述電磁繼電器的線圈串接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀，其特征在于所述的直流電路部分包括有第一、第二、第三、第四、第五單刀單擲開關(guān)、單刀雙擲開關(guān)、直流電源、綠色信號燈、紅色信號燈、電流表、電壓表、電阻箱、電鈴、電動機(jī)和滑動變阻器；所述的紅色信號燈串接第一單刀單擲開關(guān)、所述的電動機(jī)串接滑動變阻器和第二單刀單擲開關(guān)，所述的電鈴串接第三單刀單擲開關(guān)，所述的綠色信號燈串接電阻箱及第四單刀單擲開關(guān)，所述的直流電源串接電流表和第五單刀單擲開關(guān)，所述電壓表連接單刀雙擲開關(guān)的刀端，第一、第二、第三、第四、第五單刀單擲開關(guān)的另一端連接單刀雙擲開關(guān)的第一擲端，紅色信號燈另一端與電動機(jī)另一端、電鈴另一端及電磁繼電器常閉接點端連接，直流電源一端、電壓表另一端并接在電磁繼電器線圈一端及電磁繼電器公共接點上，單刀雙擲開關(guān)的第二擲端連接所述電磁繼電器線圈另一端，所述綠色信號燈另一端連接電磁繼電器常開接點端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電磁學(xué)實驗和計算趣味復(fù)習(xí)儀，其特征在于所述的紅色信號燈是紅色信號轉(zhuǎn)燈，由卡口燈座、軸承、凹面鏡、塑料輪及卡口燈泡組裝構(gòu)成。
專利摘要本實用新型涉及一種教學(xué)演示用具,將物理電磁學(xué)中的40余種實驗器材融為一體,通過制作、實驗、編題、計算、驗證等不同手段,對初中電磁學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)地復(fù)習(xí)。包括交流電路部分、直流電路部分和將交、直流電路部分緊密結(jié)合在一起的電磁繼電器控制電路和電磁繼電器。交流電路部分包括各種開關(guān)、燈、保險、插頭座、交/直流電源等,直流電路部分包括電源、開關(guān)、電壓電流表、電鈴、電動機(jī)、有色信號燈等。科學(xué)嚴(yán)格、生動有趣。
文檔編號G09B23/00GK2314422SQ97225780
公開日1999年4月14日 申請日期1997年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月10日
發(fā)明者劉月強(qiáng) 申請人:劉月強(qiáng)