屬于教學(xué)儀器演示領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

創(chuàng)新是民族之魂，青年學(xué)生是創(chuàng)新的力量。

國家的強(qiáng)盛在于人材，人材的培養(yǎng)在于教育。教育的重點(diǎn)青少年，少年強(qiáng)則國強(qiáng)，少年進(jìn)步則國進(jìn)步，要培養(yǎng)少年對科學(xué)的熱愛，提高教學(xué)質(zhì)量是關(guān)鍵，而實(shí)驗(yàn)儀器的精準(zhǔn)是提高教學(xué)的一個(gè)重要因素，實(shí)驗(yàn)儀器好，所做的實(shí)驗(yàn)更具說服力，從而使學(xué)生認(rèn)識事物，了解自然現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生的思維，對提高教育水平起到重要作用。因此，教學(xué)中的各種實(shí)驗(yàn)儀器都在不斷的提升，但卻還存在著很多不足之處：一是實(shí)驗(yàn)儀器的種類不足，特別是針對低年級學(xué)生的實(shí)驗(yàn)儀器還不全面。二是教學(xué)儀器中寓教于樂的精神還不夠，三是現(xiàn)在多數(shù)教學(xué)儀器的成本太高，因而對一些偏遠(yuǎn)的村莊學(xué)校，還不能普及到很多普遍的教學(xué)儀器。

電學(xué)是物理學(xué)中最重要的一種門類，充滿神奇的電學(xué)實(shí)驗(yàn)，能激發(fā)少年的興趣，同時(shí)對建立電學(xué)的基本概念有著重要的作用，如果能研制一種多功能的導(dǎo)電演示儀而且演示儀能將抽象的將電學(xué)部分概念與定律形象化，顯然對受教育者有有著積極的幫助。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了讓教學(xué)儀器普及到每所學(xué)校，豐富教學(xué)儀器的種類，本發(fā)明的措施是研制分立式導(dǎo)電率宏觀顯示教學(xué)演示儀，其目的一是讓學(xué)生從一種感性的角度，了解導(dǎo)電率的情況，理解導(dǎo)體，電阻，絕緣體物體的概念與意義，進(jìn)而理解理解歐姆定律的意義，因而讓學(xué)生打下基礎(chǔ)。二是該儀器因具有光與聲的三種色彩的顯示，因此具有一定的趣味性，能培養(yǎng)起廣大青少年對科學(xué)的熱愛。三是成本低廉，可以成為一種在廣大學(xué)校普及的儀器

所采用的措施是：

1、正負(fù)導(dǎo)電率教學(xué)演示儀由轉(zhuǎn)換級、振蕩級、負(fù)電識別級、負(fù)電放大級、負(fù)電光量顯示級、負(fù)電光標(biāo)及語音指示級、正電識別級、正電放大級、正電光量顯示級、正電光標(biāo)及語音指示級共同組成。

其中：轉(zhuǎn)換級由轉(zhuǎn)換開關(guān)、測試棒插口、測試板組成；負(fù)電識別級是一個(gè)集成電路連接而成；正電識別級是運(yùn)算放大器連接而成；轉(zhuǎn)換開關(guān)的轉(zhuǎn)換端頭接測試板，轉(zhuǎn)換開關(guān)的常閉端頭接負(fù)電識別集成電路的負(fù)相端，負(fù)電識別集成電路的正相端接地線，負(fù)電識別集成電路的輸出即是負(fù)電識別級的輸出，正電識別運(yùn)算器的正相端接轉(zhuǎn)換開關(guān)的常開端頭，正電識別運(yùn)算器的反相端與輸出端相接，正電識別運(yùn)算器的輸出端即是正電識別級的輸出，測試棒插口接在地線與正電識別級的輸出之間。

振蕩級由振蕩一門、振蕩二門、振蕩輸出門、振蕩電容、振蕩電阻一、振蕩電阻二、N個(gè)負(fù)電光標(biāo)隔離二極管與N個(gè)正電光標(biāo)隔離二極管組成：振蕩一門的輸出端為兩路，一路接振蕩二門的輸入端，一路接振蕩電阻一的一端，振蕩電容的一端接在振蕩二門的輸出端，振蕩電容的另一端為振蕩中心點(diǎn)，振蕩電阻二的一端接振蕩一門的輸入端，振蕩電阻一的另一端與振蕩電阻二的另一端都接振蕩中心點(diǎn)，振蕩輸出門是兩個(gè)門并聯(lián)，振蕩輸出門輸入端接振蕩二門的輸出端，振蕩輸出門的輸出接N個(gè)負(fù)電光標(biāo)隔離二極管的正極，以及N個(gè)正電光標(biāo)隔離二極管的正極。

負(fù)電放大級由負(fù)電一級放大器、負(fù)電一級放大器上偏電阻、負(fù)電一級放大器下偏電阻、負(fù)電測試指示支路、負(fù)電二級放大器組成：負(fù)電一級放大器的同相端接負(fù)電識別集成電路的輸出，負(fù)電一級放大器上偏電阻與負(fù)電一級放大器下偏電阻串聯(lián)在負(fù)電一級放大器的輸出端與地線之間，其中間串聯(lián)點(diǎn)接負(fù)電一級放大器的反相端，負(fù)電測試指示支路接在負(fù)電一級放大器的輸出端與地線之間，負(fù)電二級放大器的同相端接負(fù)電一級放大器的輸出端，負(fù)電二級放大器的反相端與負(fù)電二級放大器的輸出端相接，負(fù)電二級放大器的輸出端即是負(fù)電放大級的輸出。

負(fù)電光量顯示級由多組負(fù)電光量顯示單元組成，每組負(fù)電光量顯示單元中有N個(gè)指示燈與指示燈保護(hù)電阻，每個(gè)指示燈的負(fù)極接一個(gè)指示燈保護(hù)電阻到地線，每組負(fù)電光量顯示單元中的第一個(gè)指示燈的正極即是該組負(fù)電光量顯示單元的輸入，每組負(fù)電光量顯示單元中的第一個(gè)指示燈的負(fù)極串聯(lián)該光量顯示單元中的第二個(gè)指示燈的正極，依次連接完該組的最后一個(gè)指示燈，每組負(fù)電光量顯示單元中的最后一個(gè)指示燈的負(fù)極即是該組負(fù)電光量顯示單元的輸出，第一組負(fù)電光量顯示單元的輸入接負(fù)電放大級的輸出，第一組負(fù)電光量顯示單元的輸出串接第二組負(fù)電光量顯示單元的輸入，第二組負(fù)電光量顯示單元的輸出接第三組負(fù)電光量顯示單元的輸入，依次接完最后一組負(fù)電光量顯示單元。

負(fù)電光標(biāo)及語音指示級由多組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元、負(fù)電語音指示、負(fù)電光標(biāo)指示、N個(gè)負(fù)電互鎖二極管組成：每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元都有兩個(gè)反相器與一個(gè)交連電阻，每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的前一個(gè)反相器的輸出端接交連電阻到后一個(gè)反相器的輸入端，前一個(gè)反相器的輸入端即是該組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸入，后一個(gè)反相器的輸出端即是該組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出，每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出接一個(gè)負(fù)電語音指示與負(fù)電光標(biāo)指示到地線，每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸入接一組負(fù)電光量顯示單元的輸出，后一組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出需接負(fù)電互鎖二極管到前面所有負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元中后一個(gè)反相器的輸入端，所有負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元中后一個(gè)反相器的輸入端還要接一個(gè)負(fù)電光標(biāo)隔離二極管的負(fù)極。

正電放大級由正電一級放大器、正電一級放大器上偏電阻、正電一級放大器下偏電阻、正電測試指示支路、正電二級放大器組成：正電一級放大器的同相端接正電識別集成電路的輸出，正電一級放大器上偏電阻與正電一級放大器下偏電阻串聯(lián)在正電一級放大器的輸出端與地線之間，其中間串聯(lián)點(diǎn)接正電一級放大器的反相端，正電測試指示支路接在正電一級放大器的輸出端與地線之間，正電二級放大器的同相端接正電一級放大器的輸出端，正電二級放大器的反相端與正電二級放大器的輸出端相接，正電二級放大器的輸出端即是正電放大級的輸出。

正電光量顯示級由多組正電光量顯示單元組成，每組正電光量顯示單元中有N個(gè)指示燈與指示燈保護(hù)電阻，每個(gè)指示燈的正極接一個(gè)指示燈保護(hù)電阻到地線，每組正電光量顯示單元中的第一個(gè)指示燈的正極即是該組正電光量顯示單元的輸入，每組正電光量顯示單元中的第一個(gè)指示燈的正極串聯(lián)該光量顯示單元中的第二個(gè)指示燈的正極，依次連接完該組的最后一個(gè)指示燈，每組正電光量顯示單元中的最后一個(gè)指示燈的正極即是該組正電光量顯示單元的輸出，第一組正電光量顯示單元的輸入接正電放大級的輸出，第一組正電光量顯示單元的輸出串接第二組正電光量顯示單元的輸入，第二組正電光量顯示單元的輸出接第三組正電光量顯示單元的輸入，依次接完最后一組正電光量顯示單元。

正電光標(biāo)及語音指示級由多組正電光標(biāo)啟動(dòng)單元、正電語音指示、正電光標(biāo)指示、N個(gè)正電互鎖二極管組成：每組正電光標(biāo)啟動(dòng)單元都有兩個(gè)反相器與一個(gè)交連電阻，每組正電光標(biāo)啟動(dòng)單元的前一個(gè)反相器的輸出端接交連電阻到后一個(gè)反相器的輸入端，前一個(gè)反相器的輸入端即是該組正電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸入，后一個(gè)反相器的輸出端即是該組正電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出，每組正電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出接一個(gè)正電語音指示與正電光標(biāo)指示到地線，每組正電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸入接一組正電光量顯示單元的輸出，后一組正電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出需接正電互鎖二極管到前面所有正電光標(biāo)啟動(dòng)單元中后一個(gè)反相器的輸入端，所有正電光標(biāo)啟動(dòng)單元中后一個(gè)反相器的輸入端還要接一個(gè)正電光標(biāo)隔離二極管的負(fù)極。

2、振蕩級中的四個(gè)門與光標(biāo)啟動(dòng)單元中的反相器都采用集成電路CD4069。

3、正電光量顯示單元中的指示燈發(fā)出光亮的顏色不同于負(fù)電光量顯示單元中的指示燈發(fā)出的光亮顏色。

對本措施的進(jìn)一步解釋如下：

一、在本發(fā)明中的負(fù)電與正電的電路除識別級外，其余電路一致，為對稱電路，因此在說明時(shí)，只以負(fù)電的電子電路加以說明，正電的電子電路無論調(diào)試，顯示效果都一樣，只是，光量顯示的顏色不同，語音發(fā)出的聲音不同。

二、負(fù)電識別級的說明。

識別原理是，當(dāng)是負(fù)電荷時(shí)，負(fù)電識別集成電路啟動(dòng)有輸出，將傳遞給負(fù)電放大級，反之如果是正電荷，負(fù)電識別集成電路成為反向偏置不導(dǎo)通，所以無輸出。

三、負(fù)電放大級的說明。

負(fù)電放大級中包含了兩級放大，第一級放大是接為了比較放大的形式，第二級放大是接了為射隨放大的形式。其主要作用：一是將檢測到的負(fù)電能量放大后傳遞給后級，讓負(fù)電光量顯示級反應(yīng)出電荷的能量大小，二是在檢測電阻時(shí)，讓觀看者，直觀理解電阻參數(shù)大小的意義。

第一級放大是接為了比較放大的形式，屬于模擬電路，因此對輸入信號沒有“門坎”的要求，無論多小的信號均能放大，所以只要負(fù)電識別級有信號輸出，就能將信號放大，而且輸入的信號越強(qiáng)其放大的信號越強(qiáng)。同樣當(dāng)檢測電阻時(shí)參數(shù)時(shí)，如果阻值越小，輸出的信號越強(qiáng)。

第二級放大是接了為射隨放大的形式，因此有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力，是一個(gè)良好的定壓源，成為了很好的接口電路。射隨的輸出電壓緊跟負(fù)電荷一級放大器（圖2中的3.1）的輸出，所以在檢測電荷時(shí)，它的輸出能定型地反應(yīng)正電荷的能量大小。同理，在檢測電阻時(shí)，它的輸出能定型地反應(yīng)不同電阻導(dǎo)電率的大小。

四、負(fù)電光量顯示級的說明。

負(fù)電光量顯示級由多組負(fù)電光量顯示單元組成，每組負(fù)電光量顯示單元中有N個(gè)指示燈與指示燈保護(hù)電阻，每個(gè)指示燈的負(fù)極接一個(gè)指示燈保護(hù)電阻到地線，每組負(fù)電光量顯示單元中的第一個(gè)指示燈的正極即是該組負(fù)電光量顯示單元的輸入，每組負(fù)電光量顯示單元中的第一個(gè)指示燈的負(fù)極串聯(lián)該光量顯示單元中的第二個(gè)指示燈的正極，依次連接完該組的最后一個(gè)指示燈，每組負(fù)電光量顯示單元中的最后一個(gè)指示燈的負(fù)極即是該組負(fù)電光量顯示單元的輸出，第一組負(fù)電光量顯示單元的輸入接負(fù)電放大級的輸出，第一組負(fù)電光量顯示單元的輸出串接第二組負(fù)電光量顯示單元的輸入，第二組負(fù)電光量顯示單元的輸出接第三組負(fù)電光量顯示單元的輸入，依次接完最后一組負(fù)電光量顯示單元。

其原理是：激勵(lì)電壓作用于串聯(lián)的每組負(fù)電光量顯示單元后，首先擊穿的是第一組負(fù)電光量顯示單元中的第一個(gè)負(fù)電指示燈，其電流經(jīng)過第一個(gè)負(fù)電指示燈保護(hù)電阻到地線，如果激勵(lì)信號強(qiáng)，依次吸穿第一組負(fù)電光量顯示單元中的第二個(gè)負(fù)電指示燈，再經(jīng)過第二個(gè)負(fù)電指示燈保護(hù)電阻到地，當(dāng)?shù)谝唤M負(fù)電光量顯示單元中的負(fù)電指示燈激勵(lì)完畢后才激勵(lì)第二組負(fù)電光量顯示單元……所以如果負(fù)電荷一級放大器輸出的電壓越高，所擊穿的負(fù)電指示燈數(shù)量越多，反之如果負(fù)電荷一級放大器的輸出的電壓越低，所擊穿的負(fù)電指示燈數(shù)量越小。而且最后一組負(fù)電光量顯示單元中的最后一個(gè)負(fù)電指示燈的亮度將降低。所以形成了一種定型的大小顯示。

五、負(fù)電光標(biāo)及語音指示級。

負(fù)電光標(biāo)及語音指示級由多組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元、負(fù)電語音指示、負(fù)電光標(biāo)指示、N個(gè)負(fù)電互鎖二極管組成：每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元都有兩個(gè)反相器與一個(gè)交連電阻，每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的前一個(gè)反相器的輸出端接交連電阻到后一個(gè)反相器的輸入端，前一個(gè)反相器的輸入端即是該組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸入，后一個(gè)反相器的輸出端即是該組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出，每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出接一個(gè)負(fù)電語音指示與負(fù)電光標(biāo)指示到地線，每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸入接一組負(fù)電光量顯示單元的輸出，后一組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出需接負(fù)電互鎖二極管到前面所有負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元中后一個(gè)反相器的輸入端，所有負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元中后一個(gè)反相器的輸入端還要接一個(gè)負(fù)電光標(biāo)隔離二極管的負(fù)極。

形成的原理：每組負(fù)電光量顯示單元的輸出經(jīng)過負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的兩級反相器放大，最后啟動(dòng)負(fù)電語音指示、負(fù)電光標(biāo)指示，負(fù)電光標(biāo)指示支路發(fā)光，同時(shí)所帶的負(fù)電語音指示發(fā)出聲音。由于每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元分別受對應(yīng)的負(fù)電光量顯示單元的激勵(lì)，所以負(fù)電光標(biāo)指示支路亮的多少，與負(fù)電光量顯示單元成同步關(guān)系。所以負(fù)電光標(biāo)及語音指示級從另一個(gè)角度顯示了所測物體參數(shù)大小。

由于負(fù)電光標(biāo)及語音指示級連接有振蕩級的輸出，在振蕩的一個(gè)周期內(nèi)，振蕩級的輸出為高位時(shí)，每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元中的后一個(gè)反相器經(jīng)過反相成為低位，因而無輸出，所以負(fù)電光標(biāo)指示支路無光，同時(shí)負(fù)電語音指示不發(fā)聲音，反之振蕩單元的輸出為低位時(shí)，每組負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元在光量顯示的激勵(lì)下，正常工作。所以負(fù)電光標(biāo)指示支路顯示的現(xiàn)象是閃動(dòng)著的，負(fù)電語音指示因受到周期的觸發(fā)，而是有規(guī)律的。

由于光標(biāo)啟動(dòng)單元連接有負(fù)電互鎖二極管，所以光標(biāo)顯示與聲響只會(huì)出現(xiàn)一個(gè)獨(dú)立的，且是量顯示最大的地方。

形成的互鎖原理是：后組的負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出控制前面所有負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元中后一個(gè)反相器的輸入端，也即是后面的負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出接負(fù)電互鎖二極管的正極，前面的所有負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元中后一個(gè)反相器的輸入端分別接一個(gè)負(fù)電互鎖二極管的負(fù)極，當(dāng)后面的負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出有高壓時(shí)，負(fù)電互鎖二極管將高壓傳遞給前面所有所有負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元中后一個(gè)反相器的輸入端，導(dǎo)致前面所有負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元無輸出，所以形成負(fù)電光標(biāo)指示支路的唯一性。

六、振蕩級。

振蕩級由振蕩一門（圖2中的4.1）、振蕩二門（圖2中的4.2）、振蕩輸出門（圖2中的4.3）、振蕩電容（圖2中的4.4）、振蕩電阻一（圖2中的4.5）、振蕩電阻二（圖2中的4.6）、N個(gè)負(fù)電光標(biāo)隔離二極管與N個(gè)正電光標(biāo)隔離二極管組成：振蕩一門的輸出端為兩路，一路接振蕩二門的輸入端，一路接振蕩電阻一的一端，振蕩電容的一端接在振蕩二門的輸出端，振蕩電容的另一端為振蕩中心點(diǎn)，振蕩電阻二的一端接振蕩一門的輸入端，振蕩電阻一的另一端與振蕩電阻二的另一端都接振蕩中心點(diǎn)，振蕩輸出門是兩個(gè)門并聯(lián)，振蕩輸出門輸入端接振蕩二門的輸出端，振蕩輸出門的輸出接N個(gè)負(fù)電光標(biāo)隔離二極管的正極，以及N個(gè)正電光標(biāo)隔離二極管的正極。

形成的振蕩原理是：當(dāng)振蕩二門輸出為高位時(shí)，通過振蕩電容、振蕩電阻一到振蕩門一的輸出端，開成對振蕩電容的充電狀態(tài)，此時(shí)振蕩中心點(diǎn)為高位。導(dǎo)致振蕩門一的輸入端為高位，直至振蕩前半周期的結(jié)束。當(dāng)振蕩電容的隔離效果使中心點(diǎn)電壓低于門的門坎電壓后（閥值電壓后），振蕩一門的輸出端由低充變?yōu)楦撸@時(shí)振蕩一門的輸出端輸出電流通過振蕩電阻一向振蕩電容進(jìn)行反方向的放電過程。此時(shí)為振蕩的后半周期，直至后半周期的結(jié)束，當(dāng)振蕩中心點(diǎn)的電壓值高于閥值后，又重復(fù)著第一個(gè)周期的過程。進(jìn)行以后的振蕩。

當(dāng)振蕩二門的輸出為高位輸出時(shí)，經(jīng)過振蕩輸出門的反相，其振蕩級的輸出無電壓，而當(dāng)振蕩二門的輸出為低位時(shí)，振蕩級才有輸出，而振蕩輸出門為兩個(gè)門并聯(lián)，增加了帶負(fù)載的能力，所以能帶動(dòng)多個(gè)光標(biāo)隔離二極管，使振蕩級在有輸出時(shí)，正電與負(fù)電光標(biāo)及語音指示級無輸出。

本發(fā)明采用這種振蕩電路的原因一是振蕩可靠，二所用元件少，三是可以增設(shè)頻率可調(diào)，四是所用的門電路少，而一個(gè)4069有6個(gè)單元，因而可以用其它的單元來實(shí)施本發(fā)明的其它需要的反相器，因而利用率高。

振蕩級的輸出同時(shí)連接了負(fù)電光標(biāo)及語音指示級及正光標(biāo)及聲指示單元，所以連接的兩單元的效果規(guī)律一樣。

七、正電識別級的說明。

識別原理是，當(dāng)是正電荷時(shí)，正電識別運(yùn)算器形成正向偏置，導(dǎo)通，所以有輸出，傳遞給了正電放大級，反之如果是負(fù)電荷，正電識別運(yùn)算器成為反向偏置，不導(dǎo)通，所以無輸出。

八、正電荷級放大單元、正電放大級、正電光量顯示級、正電光標(biāo)及語音指示級與負(fù)電荷級放大單元、負(fù)電光量顯示級、正電光標(biāo)及語音指示級相同，不再累述。

九、轉(zhuǎn)換器

該單元由，轉(zhuǎn)換開關(guān)，測試棒插口，共同組成，其中檢測板是作檢測電荷時(shí)使用。作用是使用時(shí)將所檢測的物體放在該板上。

測試插口是作除檢測電荷檢測以外的試驗(yàn)用，是本儀與測試棒或測試夾的連接插口。測試棒或測試夾另一端連接所測物體。

實(shí)施后有以下突出的優(yōu)點(diǎn)：

1、電學(xué)是物理學(xué)中重要的內(nèi)容，學(xué)生能清楚地能過儀器感悟到，什么是正電荷、負(fù)電荷、良導(dǎo)體，電阻、絕緣體、電流的概念，幫助初學(xué)者建立電學(xué)中最基本概念有著積極的作用。

2、能對正電荷，負(fù)電荷進(jìn)行識別，并能定型地反映出能量大小、并讓眾多觀看者演示，這是很多較低檔的儀器難以做到的。演示方法是將所測的物體放在檢測板即可。

（1）、在科普教育中，電學(xué)的眾多概念中，正電荷，負(fù)電荷，更是充滿著一定的神密性，在本發(fā)明中，如果檢測的物體是代正電荷，正電光量顯示級會(huì)顯示出紅色（因在安裝時(shí)，正電光量顯示級中的發(fā)光管安裝為紅色，）如果檢測的物體是代負(fù)電荷，負(fù)電光量顯示級會(huì)顯示出綠色（在安裝時(shí)，負(fù)電光量顯示級中的發(fā)光管安裝為綠色，）觀看者清楚直觀，易于接受。

（2）、能定性地看出所帶電荷的物理的電荷能量大小，如果所檢測的物體所帶的正（負(fù)）電荷能量大，光量顯示的所亮的發(fā)光管數(shù)量多，反之所亮的發(fā)光管數(shù)量小。

（3）、本試驗(yàn)儀可以大致看出兩種物物質(zhì)摩擦起電所產(chǎn)生正電或負(fù)電荷能量基本上雙方是一樣的，因?yàn)樗鶛z測的兩物體，（在做摩擦起電試驗(yàn)時(shí)，常常是用兩種物體相互摩擦），正（負(fù)）電荷光量顯示單元中發(fā)光管數(shù)量會(huì)基本上是一樣多，不會(huì)超過一個(gè)光標(biāo)顯示，因此從一個(gè)方面提示了一個(gè)事物的兩個(gè)方面，一種物體電子減少，就造成了正電的增多，因而成為了代正電物體，反之另一種物理電子數(shù)增多，負(fù)電荷就增多就成為了帶負(fù)電體，對建立電學(xué)概念與事物的整體認(rèn)識，都有著積極的引導(dǎo)作用。

（4）、使用方便，在測試帶電荷的物體時(shí)，只需將該物體放在測試板上，然后按轉(zhuǎn)換開關(guān)就可以將其，轉(zhuǎn)換到正（負(fù)）電荷識別單元上，讓對應(yīng)的光量顯示單元的發(fā)光管亮，而使用轉(zhuǎn)換開關(guān)十分方便。

（5）、可以檢測非帶電荷物體，或不宜做摩擦起電的兩種物體。所檢測中的物體如果正（負(fù)）電荷光量顯示單元中的發(fā)光管均無光，說明該兩種物體沒有帶電荷，說明這兩種物體，不宜做摩擦起電的試驗(yàn)。告訴物體具有不同的物理性質(zhì)，拓寬被教育者的思維。

3、歐姆定律是電學(xué)中最重要的基本定律，學(xué)好歐姆定律對電學(xué)的深化學(xué)習(xí)有重要的鋪墊作用。初學(xué)者感到定義抽象，通過本儀器定型地演示，能使初學(xué)者對歐姆定律消化理解，而不是簡單地產(chǎn)生只是機(jī)械式的呆板記憶。演示方法是用兩測試夾，分別夾做電阻的兩端，然后將兩測試夾分別插入儀器中兩測試孔內(nèi)。

（1）、定型地演示歐姆定律揭示的電壓一定時(shí)，電流與電阻之間的關(guān)系。電阻越大，電流越小的視覺效果。

而本儀的眾多發(fā)光管寓意是一條河流，將抽象的電流比喻成為了水流。當(dāng)電流過測試體時(shí)，導(dǎo)電率高的物體所演示的現(xiàn)象是電流如河水一樣能從始點(diǎn)流向終點(diǎn)，直觀視覺效果是電流過物體時(shí)受到的阻力（即電阻）很小，因而電流很暢通。流得遠(yuǎn)，導(dǎo)電率差的物體種類如所測的電阻，受到的阻力大（即電阻大），如水流一樣，流動(dòng)困難，流得近。

（2）、定型地演示歐姆定律揭示的當(dāng)電阻為一定時(shí)，電壓越大，電流越大。以及電壓越小，電流越小的視覺效果。

用一只電阻作為測試物體，演示時(shí)其顯示發(fā)光管為部分發(fā)光管亮，此時(shí)調(diào)整儀器內(nèi)靈敏度調(diào)整電阻的阻值，讓其放大倍數(shù)增加，測試電壓指示發(fā)光管明亮，其演示意義是提高所測電阻的端電壓，此時(shí)顯示單元的發(fā)光管亮的數(shù)量升位，成為良導(dǎo)體的現(xiàn)象，表示出電流增大后的視覺效果。反之，調(diào)整儀器內(nèi)的靈敏度調(diào)整電阻的阻值，讓其放大倍數(shù)減少，此時(shí)發(fā)光管亮的數(shù)量減少，從而表示電流減少的情況。

由于本儀最大好處是能將抽象的概念變得形象化，這對初學(xué)者特別是邊遠(yuǎn)的山區(qū)的學(xué)生教育，是很有幫助。

（3）、本儀有光量顯示，光標(biāo)顯示，聲音效果，三重效果，而且每種顯示效果不一樣，光標(biāo)顯示為閃動(dòng)，光量示為光亮，聲音為周期報(bào)送，增加了趣味效果，觀看者寓教于樂。

4、本儀可以讓學(xué)生了解一些簡單物理與化學(xué)現(xiàn)象，以激勵(lì)青少年的科學(xué)激情。

（1）、建立半導(dǎo)體的最基本概念。

演示方法是用兩測試夾，分別夾做二極管的兩極的兩端，然后將兩測試夾分別插入儀器中兩測試孔內(nèi)。

此時(shí)的顯示上會(huì)出現(xiàn)良導(dǎo)體即是導(dǎo)電率很高的現(xiàn)象。如果反極性插入測試孔中，此時(shí)顯示上會(huì)出現(xiàn)絕緣體的不通電現(xiàn)象。

（2）、了解導(dǎo)體不僅存在于金屬內(nèi)，而且存在于液體的情況。

演示方法是用兩測試夾，分別置內(nèi)容器的兩適當(dāng)位置，兩測試夾的另一端分別插入儀器中兩測試孔內(nèi)。容器內(nèi)放入水，調(diào)整兩測試夾的遠(yuǎn)近，讓電荷光量顯示單元的發(fā)光管為一種狀態(tài)，在水里加上鹽，這時(shí)該會(huì)發(fā)現(xiàn)顯示單元的發(fā)光管所亮的數(shù)量會(huì)增加，這告訴了初學(xué)者，導(dǎo)電體不光是固態(tài)的金屬類，而且存在于液體。

（3）、了解同樣的物體導(dǎo)電性能與環(huán)境有關(guān)。

如用鱷魚夾子夾住干燥的木材的兩端，這時(shí)顯示級發(fā)光管亮得很少，甚至不亮，但將水灑在所測試的本材上，發(fā)光管所亮的數(shù)量會(huì)增加，這說明木材受潮后導(dǎo)電性能會(huì)增加。

5、性能好。一是集成化單元高，二是光量顯示成階梯式固有性好，三是光量示，光標(biāo)顯示，聲指示配合好，各級邏輯嚴(yán)密，且線路精簡。

6、本儀屬于最初級的普及型的演示儀。需求量大，而本儀易生產(chǎn)，調(diào)試簡單，成本低，便于普及。

附圖說明

圖1是正負(fù)導(dǎo)電率教學(xué)演示儀的原理方框圖。

圖中：1、轉(zhuǎn)換器；2、負(fù)電識別集成電路；3、負(fù)電放大級；4、振蕩級；5、負(fù)電光量顯示級；6、負(fù)電光標(biāo)及語音指示級；7、正電識別運(yùn)算器；8、正電放大級；9、正電光量顯示級；10、正電光標(biāo)及語音指示級。

圖2是正負(fù)導(dǎo)電率教學(xué)演示儀的電子元件連接圖。

圖中：1.1、轉(zhuǎn)換開關(guān)；1.2、測試板；1.3、測試棒插口；2、負(fù)電識別集成電路；3.1、負(fù)電一級放大器；3.2、負(fù)電一級放大器上偏電阻；3.3、負(fù)電一級放大器下偏電阻；3.5、負(fù)電測試指示支路；3.6、負(fù)電二級放大器；4.1、振蕩一門；4.2、振蕩二門；4.3、振蕩輸出門；4.4、振蕩電容；4.5、振蕩電阻一；4.6、振蕩電阻二；4.7、負(fù)電光標(biāo)隔離二極管一；4.8、負(fù)電光標(biāo)隔離二極管二；4.9、負(fù)電光標(biāo)隔離二極管N；4.10、正電光標(biāo)隔離二極管一；4.11、正電光標(biāo)隔離二極管二；4.12、正電光標(biāo)隔離二極管N；5.11、負(fù)電光量顯示一單元第一指示燈；5.111、負(fù)電光量顯示一單元第一指示燈保護(hù)電阻；5.1N、負(fù)電光量顯示一單元最后一個(gè)指示燈；5.1N1、負(fù)電光量顯示一單元最后一個(gè)指示燈保護(hù)電阻；5.21、負(fù)電光量顯示二單元第一指示燈；5.211、負(fù)電光量顯示二單元第一指示燈保護(hù)電阻；5.2N1、負(fù)電光量顯示二單元最后一個(gè)指示燈；5.2N11、負(fù)電光量顯示二單元最后一個(gè)指示燈保護(hù)電阻；5.N1、負(fù)電光量顯示N單元第一指示燈；5.N11、負(fù)電光量顯示N單元第一指示燈保護(hù)電阻；5.NN、負(fù)電光量顯示N單元最后一個(gè)指示燈；5.NN1、負(fù)電光量顯示N單元最后一個(gè)指示燈保護(hù)電阻；6.11、負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)一單元反相器一；6.12、負(fù)電光標(biāo)一單元交連電阻；6.13、負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)一單元反相器二；6.14、負(fù)電語音指示一；6.15、負(fù)電光標(biāo)指示一；6.21、負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)二單元反相器一；6.22、負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)二單元交連電阻；6.23、負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)二單元反相器二；6.24、負(fù)電語音指示二；6.25、負(fù)電光標(biāo)指示二；6.26、負(fù)電互鎖二極管一；6.N1、負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)N單元反相器一；6.N2、負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)N單元交連電阻；6.N3、負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)N單元反相器二；6.N4負(fù)電語音指示N；6.N5、負(fù)電光標(biāo)指示N；6.N6、負(fù)電互鎖二極管N6；6.N7、負(fù)電互鎖二極管N7；7、正電識別運(yùn)算器；8.1、正電一級放大器；8.2、正電一級放大器上偏電阻；8.3、正電一級放大器下偏電阻；8.5、正電測試指示支路；8.6、正電二級放大器；9.11、正電光量顯示一單元第一指示燈；9.111、正電光量顯示一單元第一指示燈保護(hù)電阻；9.1N、正電光量顯示一單元最后一個(gè)指示燈；9.1N1、正電光量顯示一單元最后一個(gè)指示燈保護(hù)電阻；9.21、正電光量顯示二單元第一指示燈；9.211、正電光量顯示二單元第一指示燈保護(hù)電阻；9.2N1、正電光量顯示二單元最后一個(gè)指示燈；9.2N11、正電光量顯示二單元最后一個(gè)指示燈保護(hù)電阻；9.N1、正電光量顯示N單元第一指示燈；9.N11、正電光量顯示N單元第一指示燈保護(hù)電阻；9.NN、正電光量顯示N單元最后一個(gè)指示燈；9.NN1、正電光量顯示N單元最后一個(gè)指示燈保護(hù)電阻；10.11、正電光標(biāo)啟動(dòng)一單元反相器一；10.12、正電光標(biāo)一單元交連電阻；10.13、正電光標(biāo)啟動(dòng)一單元反相器二；10.14、正電語音指示一；10.15、正電光標(biāo)指示一；10.21、正電光標(biāo)啟動(dòng)二單元反相器一；10.22、正電光標(biāo)啟動(dòng)二單元交連電阻；10.23、正電光標(biāo)啟動(dòng)二單元反相器二；10.24、正電語音指示二；10.25、正電光標(biāo)指示二；10.26、正電互鎖二極管一；10.N1、正電光標(biāo)啟動(dòng)N單元反相器一；10.N2、正電光標(biāo)啟動(dòng)N單元交連電阻；10.N3、正電光標(biāo)啟動(dòng)N單元反相器二；10.N4正電語音指示N；10.N5、正電光標(biāo)指示N；10.N6、正電互鎖二極管N6；10.N7、正電互鎖二極管N7。

具體實(shí)施實(shí)例

圖1與圖2是具體實(shí)施的一種方式。

一、選件：放大級中的兩級放大器、正電識別運(yùn)算器、負(fù)電識別集成電路都采用運(yùn)算放大器LM324焊接而成。振蕩級中的四個(gè)門、所有光標(biāo)啟動(dòng)單元中的兩個(gè)反相器都是采用集成電路CD4069。所有二極管均是面貼合型二極管。振蕩電容選用漏電系數(shù)小的電容。正電光量顯示單元中的指示燈發(fā)出光亮的顏色不同于負(fù)電光量顯示單元中的指示燈發(fā)出的光亮顏色。

二、焊接：各部分的連接如圖1連接，各部分的具體電子元件連接如圖2焊接。

三、調(diào)試。

先確定一只演示電阻，電阻的阻值根據(jù)設(shè)計(jì)要而定。將假測試體連接轉(zhuǎn)換器的負(fù)電荷端，將轉(zhuǎn)換器的中間端頭接地線。

1、負(fù)電放大單元的檢查與調(diào)試。

用示波器的熱端接負(fù)電荷二級放大器（圖2中的3.6）的輸出端，當(dāng)負(fù)電荷識別PNP三極管的集電極有電壓時(shí)，示波器有反應(yīng)。

臨時(shí)接一個(gè)發(fā)光管串聯(lián)一個(gè)電阻到負(fù)電荷二級放大器的輸出端與地線之間，調(diào)整負(fù)電一級放大器上偏電阻（圖2中的3.2）之值，觀察發(fā)光管發(fā)出的光亮，會(huì)隨著阻值的變化而變化，如果不是，兩級放大器未接上。

2、負(fù)電光量顯示級的檢查。

將負(fù)電荷二級放大器的輸出斷掉，直接用電源接負(fù)電光量顯示一單元第一指示燈，此時(shí)所有的負(fù)電光量指示燈都發(fā)光，且負(fù)電光量顯示一單元第一指示燈發(fā)出的光最亮，以后逐漸減弱。如不正確，則可能是指示燈損壞，或指示燈極性焊反。

3、負(fù)電光標(biāo)及語音指示級。

A、負(fù)電光標(biāo)及語音指示級的基本功能檢測：斷掉振蕩級的輸出，用電源接一個(gè)電阻接負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)一單元中反相器一（圖2中的6.11）的輸入端，此時(shí)負(fù)電語音指示一（圖2中的6.14）發(fā)聲，同時(shí)負(fù)電光標(biāo)指示一支路（圖2中的6.15）發(fā)光。

同理檢測其它負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元。

B、負(fù)電光標(biāo)及語音指示級的調(diào)試：如果負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元中的反相器放大量不夠，調(diào)整兩反相器之間的交連電阻，使之符合要求。

C、檢測互鎖功能：讓負(fù)電荷一級放大器（圖2中的3.6）輸出最高值，接上兩組負(fù)電光量顯示單元，查看負(fù)電光標(biāo)及語音指示級，用電壓表測負(fù)電光標(biāo)起動(dòng)器的輸出端，此時(shí)只是負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)二單元有輸出，說明負(fù)電互鎖二極管一（圖2中的6.26）起作用。再接上一組負(fù)電光量顯示單元，查看負(fù)電光標(biāo)及語音指示級，用電壓表測負(fù)電光標(biāo)起動(dòng)器的輸出端，此時(shí)只有與第三組負(fù)電光量顯示單元的輸出有連接的負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元有輸出，說明負(fù)電互鎖二極管未焊反或焊錯(cuò)，當(dāng)所有負(fù)電光量顯示單元都連接上，此時(shí)只有最后一個(gè)光標(biāo)啟動(dòng)單元有輸出，如不正確，則查看負(fù)電互鎖二極管是否漏焊或錯(cuò)焊。

4、振蕩的檢測與調(diào)試。

用示波器的熱端連振蕩級的輸出端，冷端接地。

在接通電源后，示波器有的振蕩圖形顯示。

如果不正確，則可能是元件焊接有誤，或可能是振蕩電容質(zhì)量不好，嚴(yán)重漏電。

調(diào)節(jié)振蕩電阻與振蕩電容值，使示波器所顯示的的頻率符合設(shè)計(jì)要求，其規(guī)律是電阻越大，頻率越慢，反之越快。

將振蕩電容與振蕩電阻的值調(diào)整到合理的值，用電壓表測負(fù)電光標(biāo)單元與正電光標(biāo)啟動(dòng)單元的輸出，在振蕩的一個(gè)周期內(nèi)的半個(gè)周期中，正電光標(biāo)啟動(dòng)單元與負(fù)電光標(biāo)啟動(dòng)單元均無輸出，如不正確，則是隔離二極管焊反或未焊好。

5、由于正電放大單元、正電光量顯示級、正電光標(biāo)及語音指示級與負(fù)電的電子電路一致，所以按負(fù)電的電子電路調(diào)試即可。