專利名稱：綜合電學(xué)led演示儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種綜合電學(xué)LED演示儀，屬于大專院校和中學(xué)的物理等相關(guān)課 程的教學(xué)演示領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前教學(xué)中的電磁感應(yīng)是用電流表來(lái)演示電路中的感應(yīng)電流和感應(yīng)電流方向的， 由于需要根據(jù)電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)方向來(lái)判斷感應(yīng)電流方向，因而實(shí)驗(yàn)時(shí)必須先驗(yàn)證電流方 向與指針偏轉(zhuǎn)方向的關(guān)系，而指針由于慣性會(huì)使偏轉(zhuǎn)比較混亂，直接影響實(shí)驗(yàn)的效果。而自感現(xiàn)象演示也通常都是分別用兩個(gè)燈泡的電路來(lái)演示通路和斷路的自感，這 樣用兩個(gè)線路分開(kāi)來(lái)顯示，易給學(xué)生一個(gè)錯(cuò)覺(jué)仿佛在一個(gè)電路中只在通電時(shí)才有自感現(xiàn) 象發(fā)生，而在另一個(gè)電路中則只是在斷電時(shí)才有自感現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)燈泡的亮滅也不能顯 示自感電動(dòng)勢(shì)的方向。因此需要對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行改進(jìn)，使電路既能演示通電的自感現(xiàn)象、又 能演示斷電的自感現(xiàn)象。傳統(tǒng)電容的充放電，同樣是應(yīng)用電流和電壓表來(lái)演示和觀察，但由于充放電的時(shí) 間短、電流小，所以演示很不明顯，效果也不好。本實(shí)用新型通過(guò)結(jié)合控制電路和新型的高亮LED發(fā)光二極管，直觀的將電磁感應(yīng) 和自感以及電容的充放電現(xiàn)象表現(xiàn)出來(lái)。與傳統(tǒng)常用的演示方法相比，更加具有形象和便 于觀察的特點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型綜合電學(xué)LED演示儀針對(duì)現(xiàn)有演示儀所存在的缺點(diǎn)，提出一種結(jié)合新 型高亮LED和控制電路的綜合電學(xué)LED演示儀，滿足大專院校和中學(xué)的物理等相關(guān)課程的 教學(xué)演示要求。本實(shí)用新型包含綜合電學(xué)LED演示儀主機(jī)、外接電感線圈和磁鐵。綜合電學(xué)LED 演示儀主機(jī)外部設(shè)置有電流表和電流表精度選擇開(kāi)關(guān)、電磁感應(yīng)演示開(kāi)關(guān)、自感演示開(kāi)關(guān) 和自感調(diào)節(jié)電位器，以及電容充放電演示開(kāi)關(guān)、功能選擇開(kāi)關(guān)和兩組高亮LED，演示儀主機(jī) 內(nèi)部具有電容充放電演示電路和自感現(xiàn)象演示電路。演示儀利用多種高亮LED的變化來(lái)演 示電容的充放電現(xiàn)象、電磁感應(yīng)現(xiàn)象和自感現(xiàn)象，便于學(xué)生的觀察和認(rèn)識(shí)。在進(jìn)行電磁感應(yīng)和自感現(xiàn)象的演示中，本實(shí)用新型分別用兩組4只串聯(lián)的不同顏 色的高亮LED反向并聯(lián)來(lái)進(jìn)行演示，在電磁感應(yīng)和自感現(xiàn)象的演示中，用高亮LED來(lái)代替原 來(lái)自感演示中使用的電燈，在演示中通過(guò)高亮LED與電流表的結(jié)合，利用不同顏色的LED的 發(fā)光來(lái)表示不同的電流方向，通過(guò)高亮LED發(fā)光的亮度變化和電流表指針的幅度變化來(lái)表 示電流的大小，明顯提高了教學(xué)效果。在電容的充放電演示中，利用SF3914集成芯片及外圍電路，通過(guò)電路驅(qū)動(dòng)和控制 高亮LED的顯示，能觀察到LED按順序逐個(gè)點(diǎn)亮和逐個(gè)的熄滅。很直觀的演示出了電容器 所存電量的逐漸增多以及所存電量逐漸減少的過(guò)程，使學(xué)生對(duì)電容器存儲(chǔ)電荷有了更直接
3的認(rèn)識(shí)，同時(shí)利用高亮LED更便于學(xué)生的觀察和理解電容器的充放電過(guò)程。本實(shí)用新型采用了多種顏色的新型高亮的LED，它們發(fā)光亮度高，亮度的變化更利 于觀察，使得演示更為清楚。紅光高亮LED選用型號(hào)為5308URC的LED，發(fā)光亮度(光強(qiáng)) 可達(dá)18000-20000mcd，電壓為1. 8-2. 2V，黃光高亮LED，選用型號(hào)為5308UYC，發(fā)光亮度為 18000-20000mcd,電壓為1. 8-2. 2V，用于自感的白光高亮LED選用YJMlOW型，發(fā)光亮度為 60000mcd,電壓為 3. 0-3. 6V。同時(shí)本演示儀所采用的電流表為指針式雙向電流表，并增加了電流表的精度選擇 開(kāi)關(guān)，對(duì)應(yīng)不同的電流可選用不同的精度，在LED亮度變化同時(shí)能直觀看到電流表指針的 幅度變化，增加了演示的生動(dòng)和形象。演示儀利用控制電路和新型高亮LED的結(jié)合，來(lái)改進(jìn)電容器的充放電過(guò)程、電磁 感應(yīng)現(xiàn)象、自感現(xiàn)象的演示實(shí)驗(yàn)。使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象非常直觀，便于學(xué)生觀察和理解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。既 能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也利于學(xué)生總結(jié)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
圖1是綜合電學(xué)LED演示儀，圖1中1是綜合電學(xué)LED演示儀主機(jī)，2是電流表，3 是電流表精度選擇開(kāi)關(guān)，4是外接電感線圈接線柱，5是電磁感應(yīng)演示開(kāi)關(guān)，6是自感演示開(kāi) 關(guān)，7是自感調(diào)節(jié)電位器，8是電容充放電演示開(kāi)關(guān)，9是功能選擇開(kāi)關(guān)，10是電感演示高亮 LED, 11是電容充放電演示高亮LED。圖2是電容充放電演示電路圖。圖3是自感現(xiàn)象演示電路圖具體實(shí)施方式
演示儀中D1-D9是用于演示電容充放電的高亮LED (11)，選用紅光高亮LED，型號(hào) 為5308URC。用于電磁感應(yīng)和自感現(xiàn)象演示的高亮LED (10)中左面一組的4個(gè)為Dl 1—D14， 選用紅光高亮LED，型號(hào)為5308URC，右邊一組的4個(gè)為D15—D18，選用黃光高亮LED，型號(hào) 為5308UYC。用于自感演示的白光高亮LED為D10，選用的型號(hào)為YJM10W，調(diào)節(jié)電位器R為 500 Ω。在接通電路后調(diào)節(jié)R阻值，使發(fā)光二極管D11-D14與DlO亮度相近。接通開(kāi)關(guān) Κ1，可以看到電阻支路中的發(fā)光二極管D11-D14，比電感支路中的DlO先亮，而切斷開(kāi)關(guān)Kl 時(shí)，電阻支路的發(fā)光二極管D11-D14熄滅，D15-D18閃亮了一下，DlO逐漸變暗，由此可以 演示說(shuō)明自感現(xiàn)象。在電容充放電演示中，用集成電路SF3914與高亮LED(D1—D9)組成電壓的顯示電 路。做充電演示時(shí)，將開(kāi)關(guān)K2置于1處，電源經(jīng)Rp3向Cl (電容4700 μ F)充電，使電容器 Cl兩端的電壓逐漸上升，當(dāng)Cl兩端電壓上升到一定電壓值時(shí)，SF3914內(nèi)部第一級(jí)比較器翻 轉(zhuǎn)，輸出低電平，高亮LED的Dl發(fā)光，隨著Cl兩端電壓逐漸上升使SF3914內(nèi)部比較器逐級(jí) 翻轉(zhuǎn)輸出低電平，就使得高亮LED從Dl到D9逐個(gè)發(fā)光。從而直觀顯示出電容器的慢慢的 充電過(guò)程。當(dāng)D1-D9全部發(fā)光時(shí)，表示電容Cl已經(jīng)充滿。做放電演示時(shí)，開(kāi)關(guān)K2置于2處，Cl上的電壓經(jīng)Rp2和Rp4慢慢的放電，使得集成 電路SF3914的第5腳上的電壓逐漸下降，SF3914內(nèi)部的比較器逐級(jí)翻轉(zhuǎn)而輸出高電平，高 亮LED按照從D9-D1的順序逐個(gè)熄滅，演示出電容的慢慢的放電過(guò)程，直到高亮LED的Dl 熄滅，表示電容器Cl放電結(jié)束。[0022] 在綜合電學(xué)LED演示儀主機(jī)上有外接電感線圈的接線柱，通過(guò)外接電感線圈和磁 鐵來(lái)演示電磁感應(yīng)，外接電感線圈有1000圈、2000圈和3000圈三種規(guī)格來(lái)用于對(duì)比演示。
權(quán)利要求1.一種綜合電學(xué)LED演示儀，包含綜合電學(xué)LED演示儀主機(jī)⑴、外接電感線圈和磁鐵，其 特征是綜合電學(xué)LED演示儀主機(jī)(1)外部設(shè)置有電流表(2)和電流表精度選擇開(kāi)關(guān)(3)， 電磁感應(yīng)演示開(kāi)關(guān)(5)、自感演示開(kāi)關(guān)(6)和自感調(diào)節(jié)電位器(7)，以及電容充放電演示開(kāi) 關(guān)(8)、功能選擇開(kāi)關(guān)(9)和兩組高亮LED(10、11)，演示儀主機(jī)(1)內(nèi)部具有電容充放電 演示電路和自感現(xiàn)象演示電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合電學(xué)LED演示儀，其特征是演示儀主機(jī)上有外接電感 線圈接線柱(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合電學(xué)LED演示儀，其特征是其電容充放電演示電路采 用了集成芯片SF3914及外圍電路來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制高亮LED的發(fā)光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合電學(xué)LED演示儀，其特征是采用了多種顏色的高亮 LED，所采用的紅光高亮LED的型號(hào)為5308URC，所采用的黃光高亮LED的型號(hào)為5308UYC， 所采用的白光高亮LED的型號(hào)為YJM10W。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綜合電學(xué)LED演示儀，其特征是所采用的電流表為指針式 雙向電流表(2)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種綜合電學(xué)LED演示儀，包含綜合電學(xué)LED演示儀主機(jī)和電感線圈、磁鐵等組成部分，綜合電學(xué)LED演示儀主機(jī)包括電流表和電流表精度選擇開(kāi)關(guān)，電磁感應(yīng)、自感和電容充放電演示開(kāi)關(guān)，功能選擇開(kāi)關(guān)以及高亮LED和內(nèi)部控制電路。演示儀利用多種高亮LED的變化來(lái)演示電容的充、放電現(xiàn)象、電磁感應(yīng)現(xiàn)象和自感現(xiàn)象，便于學(xué)生的觀察和認(rèn)識(shí)，使教學(xué)更為直觀和形象。演示儀結(jié)構(gòu)合理，操作方便，教學(xué)效果好，適合于大專院校和中學(xué)的物理等相關(guān)課程的教學(xué)演示。
文檔編號(hào)G09B23/18GK201788611SQ20102010803
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者汪建 申請(qǐng)人:汪建