專利名稱：電磁學(xué)多用實驗儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種教學(xué)用實驗儀器，特別是涉及一種電磁學(xué)多用實驗儀。
背景技術(shù)：
在高校電磁學(xué)實驗中，用現(xiàn)有的儀器做實驗，往往一臺儀器只能做一個實驗。如電表改裝、惠斯通電橋、低電阻測量，還由于商品包裝，學(xué)生對儀器的構(gòu)造不容易掌握。學(xué)生在電路聯(lián)接時往往由于電路接觸不良，時有導(dǎo)線斷路，電學(xué)元件不便固定，待測元件聯(lián)接不穩(wěn)等，至使電路出現(xiàn)故障，有時在查找電路故障花費很多時間，而且不同實驗使用不同的實驗儀器，實驗設(shè)備投入大，實驗手續(xù)復(fù)雜。
實用新型內(nèi)容為了提高實驗儀器的使用率和解決電路聯(lián)接問題，本實用新型提供了一種電路直觀明了，操作簡單方便，結(jié)果令人滿意的電磁學(xué)多用實驗儀，一臺儀器的價格多臺儀器的效果，設(shè)備投入省的電磁學(xué)多用實驗儀。
本實用新型一種電磁學(xué)多用實驗儀的技術(shù)方案是它包括箱體、箱體上的面板、面板上設(shè)有表頭A1、檔住開關(guān)K2、比例臂Ra3、電位器Rm4，其特征是在面板上設(shè)有若接線插柱5，電位器Rm4分別與表頭A1，接線插柱5-8常聯(lián)通，電位器Rm4與表頭A1串聯(lián)組成表頭內(nèi)阻，接線插柱5-8與接線插柱5-5常聯(lián)通，接線插柱5-4分別與表頭A1及檔位開關(guān)K2的原點聯(lián)通，所述的檔位開關(guān)K2分別設(shè)有K-1，K-2，K-3檔，檔位開關(guān)K-1，K-2，K-3分別與接線插柱5-14，5-9，5-6聯(lián)通，把相關(guān)電學(xué)元器件分別連接插入相關(guān)接線插柱5，組成不同的測量電路。
在面板6上設(shè)有1-27個接線插柱5，接線插柱5-23設(shè)為公共接線柱，接線插柱5-24，5-25，5-26，5-27分別設(shè)為直流電流接線插柱-A，直流電壓接線插柱-V，交流電壓接線插柱～V，及作測電阻接線插柱Ω。
接線插柱5-4表頭A1，電位器Rm4及接線插柱5-8之間組成調(diào)節(jié)表頭內(nèi)阻。
所述的檔位開關(guān)K分別設(shè)為電阻檔K-1，電壓檔K-2，電流檔K-3。
所述的電學(xué)元器件包括電阻，電容，二極管，電插電子元件。
面板6為透明有機(jī)玻璃板。
表頭A1為0～100μA的表頭，比例臂Ra比例值分別為0.01，0.1，1，10，100。
接線插柱5設(shè)計為內(nèi)中空，外螺母緊固的銅質(zhì)接線柱。
本實用新型的面板用有機(jī)玻璃制作，可直接看到內(nèi)部構(gòu)造，消除了商品包裝的神秘感。在實驗儀的面板上設(shè)計了一個綜合性電路，各結(jié)點設(shè)置了接觸良好的接線插柱，同時制作了許多配套的電磁學(xué)元器件。只要按要求把裝有相關(guān)元器件分別插入相關(guān)的接線柱，就分別可以做限流電路和分壓電路的研究；用伏安法測電阻；二極管特性的研究；表頭內(nèi)阻的測定；萬用表的設(shè)計與制作中直流電流的斯通電橋測電阻；低電阻的測量；電容電橋和電感電橋等十幾個實驗。大大節(jié)省實驗設(shè)備投入實現(xiàn)一臺儀器做至少15個電磁學(xué)實驗，操作方便快捷，是理想的電磁學(xué)多用實驗儀。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明


圖1是本實用新型各元件及接線插柱在面板上設(shè)計平面示意圖。
圖2是限流電路的研究電路圖；圖3是分壓電路的研究電路圖圖4是伏安法測電阻(電流表內(nèi)接法)電路圖；圖5是伏安法測電阻(電流表外接法)電路圖；圖6是二極管特性的研究電路圖；圖7是測量表頭內(nèi)阻(半偏法)電路圖；圖8是測量表頭內(nèi)阻(替換法)電路圖；圖9是萬用表的直流電流表擴(kuò)程電路圖；
圖10是萬用表的直流電壓表擴(kuò)程電路圖；
圖11(A)是萬用表的交流電壓表擴(kuò)程電路圖；(B)電學(xué)元器件ABC連接示意圖；
圖12是萬用表電阻測量電路圖；
圖13是惠斯通電橋測電阻電路圖；
圖14(A)是低電阻測量電路圖；(B)是低電阻測量中待電阻Rx和標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs聯(lián)接圖；
圖15是電容電橋測電容電路圖；
圖16是電感電橋測電感電路圖；圖中，1.表頭A，2.檔位開關(guān)K，分別設(shè)K-1電阻檔，K-2電壓檔，K-3電流檔，3.比例臂Ra，比例分別為0.01、0.1、1、10、100，4.電位器Rm，5.接線插柱，設(shè)有27個，6.面板，為有機(jī)玻璃板，本實施例設(shè)兩個規(guī)格75×35×5mm、60×30×5mm。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖就本實用新型一臺電磁學(xué)實驗儀，實現(xiàn)做15個不同實驗，對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明如
圖1所示各元器件及接線插柱5在面板6上連接設(shè)計平面示意圖，面板6采用有機(jī)透明玻璃板，在面板6上設(shè)有27個接線插柱5，接線插柱5為內(nèi)中空，外螺母緊固的銅質(zhì)接線柱，表頭A1為0～100μA，檔位開關(guān)K2分為K-1電阻檔，K-2電壓檔，K-3電流檔，比例臂Ra3比例值分為0.01、0.1、1、10、100，電位器Rm4與表頭A1串聯(lián)共同組成表頭內(nèi)阻，電位器Rm4分別與表頭A1及接線插柱5-8常聯(lián)通，接線插柱5-8與接線插柱5-5常聯(lián)通，接線插柱5-4分別與表頭A1及檔位開關(guān)K2的原點常聯(lián)通，檔位開關(guān)的電阻檔K-1與接線插柱5-14，電壓檔K-2與接線插柱5-9，電流檔K-3與接線插柱5-6常聯(lián)通，無論電流表A1作直流電流表，還是直流電壓表，均將接線插柱5-23作公共接線柱，即為負(fù)極接線柱，接線插柱5-24作直流電流接線插柱標(biāo)-A，接線插柱5-25作直流電壓接線插柱標(biāo)作-V，接線插柱5-26作交流電壓接線插柱標(biāo)作～V，接線插柱5-27作測電阻接線插柱標(biāo)作Ω，實驗過程中使用的電學(xué)元器件根據(jù)做不同實驗需要，可以是為電阻，電容，二極管，電桿等之一或者是它們之間的不同組合。
在圖2限流電路的研究電路圖中，檔位開關(guān)K2合通電流檔K-3分流電阻R插入接線插柱5-7和5-8，接線插柱5-6與5-7聯(lián)通與表頭A1，電位器Rm4共同組成電流表A，負(fù)載電阻Rz插入接線插柱5-12和5-18，滑線變阻器Ro插入接線插柱5-13和5-19，接線插柱5-19，5-18分別與接線插柱5-23，5-24聯(lián)通，接線插柱5-23與5-24接通低電壓直流電源，改變滑線變阻器Ro的阻直，線路中的電流隨之改變。
在圖3分壓電路的研究電路圖中，檔位開關(guān)K2合通電壓檔K-2，分壓電阻R插入接線插柱5-9和5-11與表頭A1，電位器Rm4共同組成電壓表V，負(fù)載電阻Rz插入接線插柱5-17、5-19，滑線變阻器Ro接接線插柱5-2(滑動頭)、5-3和5-1，接線插柱5-2、5-11聯(lián)通，接線插柱5-1、5-3接低壓直流電源，改變Ro接線插柱5-2與5-3之間的電阻，則負(fù)載電阻Rz兩端的電壓隨之改變。
在圖4伏安法電流表內(nèi)接法測電阻電路圖中，檔位開關(guān)K2合通電壓檔K-2，分壓電阻R插入接線插柱5-9和5-11，與表頭A1、電位器Rm4共同組成電壓表V，待測電阻Rx插入接線插柱5-17、5-19，電流表A(內(nèi)接法)用萬用表直流電流檔插入接線插柱5-8、5-13，低壓直流電源接接線插柱5-23和5-25標(biāo)-V根據(jù)表頭1(電壓表)和電流表A的讀數(shù)可計算待測電阻Rx。
在圖5伏安法電流表外接法測電阻電路圖5，檔位開關(guān)K2合通電壓檔K-2，分壓電阻R插入接線插柱5-9和5-11，與表頭A1，電位器Rm4共同組成電壓表V，待測電阻Rx插入接線插柱5-17、5-19，電流表A(外接法)用萬用表直流檔插入接線插柱5-17、5-21，低壓直流電源接接線插柱5-23、5-25，根據(jù)表頭A1(電壓表)和電流表A的讀數(shù)可計算待測電阻Rx。
在圖6二極管特性的研究電路圖中，檔位開關(guān)K2合通電壓檔K-2，分壓電阻R2插入接線插柱5-15、5-17與表頭A1，電位器Rm4共同組成電壓表V，滑線變阻器R接入接線插柱5-1、5-2和5-3作分壓用，可變電阻R1插入接線插柱5-6、5-7作限流用，可變電阻Ro插入接線插柱5-6、5-10，檢流計G插入接線插柱5-11、5-12，待測二極管插入接線插柱5-12、5-18，電流表A用萬用表直流mA檔插入接線插柱5-7、5-12，接線插柱5-9與5-15聯(lián)通，接線插柱5-17、5-11，接線插柱5-11、5-10聯(lián)通，接線插柱5-18、5-8與5-3聯(lián)通，接線插柱5-6、5-1聯(lián)通，接線插柱5-10、5-2聯(lián)通，低壓直流電源接接線插柱5-1、5-3，改變R使表頭A1為不同電壓值(即二極管之間的電壓值)調(diào)節(jié)R1和R0使G指示為零，這時電流表A的讀數(shù)即為通過二極管的電流，根據(jù)電壓電流值可作出二極管的I-V曲線。
在圖7半偏法測量表頭內(nèi)阻電路中，檔位開關(guān)K2合通電流檔K-3，接線插柱5-6、5-7與5-24標(biāo)-A聯(lián)通，接線插柱5-8、5-23聯(lián)通，低壓電源接入接線插柱5-24、5-23，調(diào)節(jié)電源電壓由0開始逐漸增大，使表頭A1滿量程，然后把電阻箱R插入接線插柱5-7、5-8調(diào)節(jié)電阻箱R使表頭A1指針由滿量程減少到半偏，這時電阻箱的阻值即為表頭(包括Rm)的電阻，如果另外表頭需測內(nèi)阻，只要把K2合通電壓檔K-2，把待測表頭插入接線插柱5-5、5-6按上述方法測量。
在圖8測量表頭內(nèi)阻(替換法)電路圖中，檔位開關(guān)K2合通電流檔K-3，毫安表A用萬用表毫安檔，插入接線插柱5-12、5-18，電阻箱R插入接5-7和5-8，接線插柱5-18、5-24聯(lián)通，接線插柱5-8、5-23聯(lián)通當(dāng)接線插柱5-12、5-6聯(lián)通時，當(dāng)接線插柱5-24、5-23接通低壓電源，調(diào)節(jié)其大小，使毫安表A為某一固定值(注意表頭A1不要超過最大量程)，然后把接線插柱5-12、5-6斷開，而使接線插柱5-12、5-7聯(lián)通，調(diào)節(jié)電阻箱R使毫安表讀數(shù)與前面相同，這時電阻箱的阻值就是表頭A1，(包括電位器Rm4的電阻)的內(nèi)阻，如果是另外表頭需測內(nèi)阻接法同前。
圖9是萬用表的直流電流表擴(kuò)程電路圖，檔位開關(guān)K2合通電流檔K-3，分流電阻R插入接線插柱5-12、5-13，接線插柱5-6、5-12、5-24聯(lián)通，接線插柱5-8、5-13、5-23聯(lián)通，就組成了擴(kuò)程后的電流表，擴(kuò)程大小與R的值有關(guān)。
圖10是萬用表的直流電壓表擴(kuò)程電流圖，檔位開關(guān)K2合通電壓檔K-2，分壓電阻R插入接線插柱5-9、5-11，接線插柱5-11、5-25聯(lián)通，接線插柱5-8、5-23聯(lián)通，這時就組成了擴(kuò)程后的電壓表，擴(kuò)程大小與R的值有關(guān)。
在
圖11中，A是萬用表的交流電壓表擴(kuò)程電路圖，B電學(xué)元器件A、B、C連接結(jié)構(gòu)圖，檔位開關(guān)K2合通電阻檔K-1，兩個二極管與一個保護(hù)電阻RT組成一個半波整流電路，半波整流RT＝Rs(Rs為表頭內(nèi)阻)，R并為RT與Rs并聯(lián)，二極管順向電阻Ra，交流電壓表擴(kuò)程電阻R插入接線插柱5-16、5-20，其值由下式計算R內(nèi)＝R+Rd+R并、R內(nèi)＝Umax/I～＝Umax/2Io×0.441把半波整流元件A插入接線插柱5-4，B插入接線插柱5-5，C插入接線插柱5-10，接線插柱5-10、5-16聯(lián)通，接線插柱5-20、5-26標(biāo)～V聯(lián)通，接線插柱5-8、5-23聯(lián)通，接線插柱5-26、5-23就是擴(kuò)程后的交流電壓表。
在
圖12中是萬用表電阻測量電路圖，檔位開關(guān)K2合通電阻檔K-1，直流電源ε＝1.5V接接線插柱5-14、5-27標(biāo)Ω，接線插柱5-14為正極，電阻R為擴(kuò)程電阻，插入接線插柱5-13、5-19分流電阻Rs插入接線插柱5-6、5-7，中心阻值Rk＝U/2I，擴(kuò)程電阻R＝Rk-R并(Rs//Rm表頭內(nèi)阻)，接線插柱5-4、5-6聯(lián)通，接線插柱5-7、5-8、5-13聯(lián)通，接線插柱5-19、5-23聯(lián)通，這時就可以測量電阻，測量范圍與擴(kuò)程電阻R有關(guān)。
在
圖13中惠斯通電橋測電阻電路圖，檔位開關(guān)K2合通電阻檔K-1，比例臂Ra3-1(即R2/R3)，接接線插柱5-15，比例臂Ra3-2插入接線插柱5-6，比例臂Ra3-3接接線插柱5-10，比較臂Ra插入接線插柱5-10、5-12，待測電阻Rx插入接線插柱5-6、5-7，檢流計G插入接線插柱5-6、5-10，分壓電阻(滑線變阻器)Ro接入接線插柱5-1、5-2，R5-3，接線插柱5-2與5-7與5-12聯(lián)通，接線插柱5-15、5-8、5-3聯(lián)通，合理選擇比例臂Ra(即R2/R3)調(diào)節(jié)R4使G指示為零，適當(dāng)提高接線插柱5-2、5-3之間的電壓(靈敏度)，這時Rx＝R2/R3×R4。
在
圖14中A低電阻測量電路圖，B低電阻測量待測電阻Rx和標(biāo)準(zhǔn)電阻R5聯(lián)接圖，檔位開關(guān)K2合通電流檔K-3，分流電阻R插入接線插柱5-7、5-8，接線插柱5-6、5-7聯(lián)通，這時接線插柱5-7、5-8即是擴(kuò)程后的電流表A，電流接頭C4插入接線插柱5-7，電阻箱R1的P2腳插入接線插柱5-12、5-18，電阻箱R2的P3腳插入接線插柱5-11、5-17，電阻箱R3的P4腳插入接線插柱5-10、5-16，電阻箱R4的P1腳插入接線插柱5-13、5-19，檢流計插入接線插柱5-17、5-21，接線插柱5-16、5-21、5-19聯(lián)通，接線插柱5-18、5-17聯(lián)通，C2、C3是待測棒和標(biāo)準(zhǔn)電阻的共同電流接頭，接線插柱5-13與遠(yuǎn)離標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs的待測棒一端電壓接頭相聯(lián)，接線插柱5-12與待測棒和標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs相聯(lián)端待測棒上的電壓接頭相聯(lián)，接線插柱5-11與靠待測棒一方的標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs的電壓接頭相聯(lián)，接線插柱5-10與遠(yuǎn)離待測棒一邊標(biāo)準(zhǔn)電阻Rs的電壓接頭相聯(lián)，C1為待測棒上的電流接頭，電源正極接接線插柱5-3，負(fù)極接C1，電源要選1-2A的電源，限流電阻Ro要注意其功率大小。如果電橋平衡且R4/R3＝R1/R2，則Rx＝R4/R3×Rs。
在
圖15中，檔位開關(guān)K2合通電阻檔K-1，指零器G用萬用表交流mA檔插入接線插柱5-12、5-13，交流訊號發(fā)生器S用1000Hz，15V插入接線插柱5-16、5-18，比例臂Ra3-1插入接線插柱5-18，比例臂Ra3-2插入接線插柱5-6，比例臂Ra3-3插入接線插柱5-12，比例臂Ra3比值選Ra＝R4/R3＝1/1，標(biāo)準(zhǔn)電容箱C2插入接線插柱5-13、5-19，待測電容Cx接入接線插柱5-7、5-8，電阻箱R2插入接線插柱5-18、5-19，待測電阻Rx接入接線插柱5-6、5-7調(diào)節(jié)C2，R2使電橋平衡，則Cx＝R3/R4×C2，Rx＝R4/R3×R2，tgδ＝RxCxW＝R2C2W。
在
圖16中，檔位開關(guān)K2合通電阻檔K-1，指零器G用萬用電表交流檔mA檔，插入接線插柱5-12、5-8(或接線插柱5-13)交流訊號發(fā)生器S用1000Hz，15V插入接線插柱5-16、5-18，比例臂Ra3-1插入接線插柱5-18，比例臂Ra3-2入接線插柱5-6，比例臂Ra3-3入接線插柱5-12，比例臂Ra3比值選Ra＝R4/R3＝1/1，電阻箱R’插入接線插柱5-8、5-13，標(biāo)準(zhǔn)電感L2插接線插柱5-13、5-19，電阻箱R2插入接線插柱5-18、5-19，待測電感Lx插入接線插柱5-7、5-8，待測電阻Rx(包括Lx的電阻)插入接線插柱5-6、5-7，電橋平衡時Lx＝R4/R3×L2，Rx＝R4/R3(R2+R’)，Q＝LxW/Rx＝L2W/R2。
權(quán)利要求1.一種電磁學(xué)多用實驗儀，包括箱體、箱體上的面板(6)、面板(6)上設(shè)有表頭A(1)、檔住開關(guān)K(2)、比例臂Ra(3)、電位器Rm(4)，其特征是在面板(6)上設(shè)有若接線插柱(5)，電位器Rm(4)與表頭A(1)，接線插柱(5-8)常聯(lián)通，電位器Rm(4)與表頭A(1)串聯(lián)組成表頭內(nèi)阻，接線插柱(5-8)與接線插柱(5-5)常聯(lián)通，接線插柱(5-4)分別與表頭A(1)及檔位開關(guān)K(2)的原點聯(lián)通，所述的檔位開關(guān)K(2)分別設(shè)有K-1，K-2，K-3檔，檔位開關(guān)K-1，K-2，K-3分別與接線插柱(5-14，5-9，5-6)聯(lián)通，把相關(guān)電學(xué)元器件分別連接插入相關(guān)接線插柱(5)，組成不同的測量電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁學(xué)多用實驗儀其特征是在面板(6)上設(shè)有1-27個接線插柱(5)，接線插柱(5-23)設(shè)為公共接線柱，接線插柱(5-24，5-25，5-26，5-27)分別設(shè)為直流電流接線插柱-A，直流電壓接線插柱-V，交流電壓接線插柱～V，及作測電阻接線插柱Ω。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁學(xué)多用實驗儀，其特征是接線插柱(5-4)表頭A(1)，電位器Rm(4)及接線插柱(5-8)之間組成調(diào)節(jié)表頭內(nèi)阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電磁學(xué)多用實驗儀，其特征是所述的檔位開關(guān)K分別設(shè)為電阻檔K-1，電壓檔K-2，電流檔K-3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電磁學(xué)多用實驗儀，其特征是所述的電學(xué)元器件包括電阻，電容，二極管，電插電子元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電磁學(xué)多用實驗儀，其特征是面板(6)為透明有機(jī)玻璃板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁學(xué)多用實驗儀，其特征是表頭A(1)為0～100μA的表頭，比例臂Ra比例值分別為0.01，0.1，1，10，100。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、或2之一所述的電磁學(xué)多用實驗儀，其特征是接線插柱(5)設(shè)計為內(nèi)中空，外螺母緊固的銅質(zhì)接線柱。
專利摘要本實用新型公開了一種電磁學(xué)多用實驗儀，它是在面板上設(shè)計了一個直觀明了的綜合電路，及若干接線插柱，只要按要求把相關(guān)元件分別插入相應(yīng)的接線插柱，就分別可以做限流電路和分壓電路的研究，伏安法測電阻，測量表頭內(nèi)阻，惠斯通電橋測電阻，低電阻的測量，用電容電橋測電容，用電感電橋測電感等十多個電磁學(xué)實驗，其操作簡單，效果好，真可謂一臺儀器的價格多臺儀器的使用。
文檔編號G09B23/18GK2791782SQ20042006948
公開日2006年6月28日 申請日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者劉傳安, 劉斯銳 申請人:宜春學(xué)院