CN201788611U

CN201788611U - 综合电学led演示仪

Info

Publication number: CN201788611U
Application number: CN2010201080373U
Authority: CN
Inventors: 汪建
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2020-02-04

Abstract

本实用新型涉及一种综合电学LED演示仪，包含综合电学LED演示仪主机和电感线圈、磁铁等组成部分，综合电学LED演示仪主机包括电流表和电流表精度选择开关，电磁感应、自感和电容充放电演示开关，功能选择开关以及高亮LED和内部控制电路。演示仪利用多种高亮LED的变化来演示电容的充、放电现象、电磁感应现象和自感现象，便于学生的观察和认识，使教学更为直观和形象。演示仪结构合理，操作方便，教学效果好，适合于大专院校和中学的物理等相关课程的教学演示。

Description

综合电学LED演示仪

技术领域

本实用新型涉及一种综合电学LED演示仪，属于大专院校和中学的物理等相关课程的教学演示领域。

背景技术

目前教学中的电磁感应是用电流表来演示电路中的感应电流和感应电流方向的，由于需要根据电流计指针的偏转方向来判断感应电流方向，因而实验时必须先验证电流方向与指针偏转方向的关系，而指针由于惯性会使偏转比较混乱，直接影响实验的效果。

而自感现象演示也通常都是分别用两个灯泡的电路来演示通路和断路的自感，这样用两个线路分开来显示，易给学生一个错觉：仿佛在一个电路中只在通电时才有自感现象发生，而在另一个电路中则只是在断电时才有自感现象发生。同时灯泡的亮灭也不能显示自感电动势的方向。因此需要对实验电路进行改进，使电路既能演示通电的自感现象、又能演示断电的自感现象。

传统电容的充放电，同样是应用电流和电压表来演示和观察，但由于充放电的时间短、电流小，所以演示很不明显，效果也不好。

本实用新型通过结合控制电路和新型的高亮LED发光二极管，直观的将电磁感应和自感以及电容的充放电现象表现出来。与传统常用的演示方法相比，更加具有形象和便于观察的特点。

实用新型内容

本实用新型综合电学LED演示仪针对现有演示仪所存在的缺点，提出一种结合新型高亮LED和控制电路的综合电学LED演示仪，满足大专院校和中学的物理等相关课程的教学演示要求。

本实用新型包含综合电学LED演示仪主机、外接电感线圈和磁铁。综合电学LED演示仪主机外部设置有电流表和电流表精度选择开关、电磁感应演示开关、自感演示开关和自感调节电位器，以及电容充放电演示开关、功能选择开关和两组高亮LED，演示仪主机内部具有电容充放电演示电路和自感现象演示电路。演示仪利用多种高亮LED的变化来演示电容的充放电现象、电磁感应现象和自感现象，便于学生的观察和认识。

在进行电磁感应和自感现象的演示中，本实用新型分别用两组4只串联的不同颜色的高亮LED反向并联来进行演示，在电磁感应和自感现象的演示中，用高亮LED来代替原来自感演示中使用的电灯，在演示中通过高亮LED与电流表的结合，利用不同颜色的LED的发光来表示不同的电流方向，通过高亮LED发光的亮度变化和电流表指针的幅度变化来表示电流的大小，明显提高了教学效果。

在电容的充放电演示中，利用SF3914集成芯片及外围电路，通过电路驱动和控制高亮LED的显示，能观察到LED按顺序逐个点亮和逐个的熄灭。很直观的演示出了电容器所存电量的逐渐增多以及所存电量逐渐减少的过程，使学生对电容器存储电荷有了更直接的认识，同时利用高亮LED更便于学生的观察和理解电容器的充放电过程。

本实用新型采用了多种颜色的新型高亮的LED，它们发光亮度高，亮度的变化更利于观察，使得演示更为清楚。红光高亮LED选用型号为5308URC的LED，发光亮度(光强)可达18000-20000mcd，电压为1.8-2.2V，黄光高亮LED，选用型号为5308UYC，发光亮度为18000-20000mcd，电压为1.8-2.2V，用于自感的白光高亮LED选用YJM10W型，发光亮度为60000mcd，电压为3.0-3.6V。

同时本演示仪所采用的电流表为指针式双向电流表，并增加了电流表的精度选择开关，对应不同的电流可选用不同的精度，在LED亮度变化同时能直观看到电流表指针的幅度变化，增加了演示的生动和形象。

演示仪利用控制电路和新型高亮LED的结合，来改进电容器的充放电过程、电磁感应现象、自感现象的演示实验。使实验现象非常直观，便于学生观察和理解实验现象。既能激发学生的学习兴趣，也利于学生总结分析实验结果。

附图说明

图1是综合电学LED演示仪，图1中1是综合电学LED演示仪主机，2是电流表，3是电流表精度选择开关，4是外接电感线圈接线柱，5是电磁感应演示开关，6是自感演示开关，7是自感调节电位器，8是电容充放电演示开关，9是功能选择开关，10是电感演示高亮LED，11是电容充放电演示高亮LED。

图2是电容充放电演示电路图。

图3是自感现象演示电路图

具体实施方式

演示仪中D1--D9是用于演示电容充放电的高亮LED(11)，选用红光高亮LED，型号为5308URC。用于电磁感应和自感现象演示的高亮LED(10)中左面一组的4个为D11--D14，选用红光高亮LED，型号为5308URC，右边一组的4个为D15--D18，选用黄光高亮LED，型号为5308UYC。用于自感演示的白光高亮LED为D10，选用的型号为YJM10W，调节电位器R为500Ω。

在接通电路后调节R阻值，使发光二极管D11--D14与D10亮度相近。接通开关K1，可以看到电阻支路中的发光二极管D11--D14，比电感支路中的D10先亮，而切断开关K1时，电阻支路的发光二极管D11--D14熄灭，D15--D18闪亮了一下，D10逐渐变暗，由此可以演示说明自感现象。

在电容充放电演示中，用集成电路SF3914与高亮LED(D1--D9)组成电压的显示电路。做充电演示时，将开关K2置于1处，电源经R_P3向C1(电容4700μF)充电，使电容器C1两端的电压逐渐上升，当C1两端电压上升到一定电压值时，SF3914内部第一级比较器翻转，输出低电平，高亮LED的D1发光，随着C1两端电压逐渐上升使SF3914内部比较器逐级翻转输出低电平，就使得高亮LED从D1到D9逐个发光。从而直观显示出电容器的慢慢的充电过程。当D1--D9全部发光时，表示电容C1已经充满。

做放电演示时，开关K2置于2处，C1上的电压经R_P2和R_P4慢慢的放电，使得集成电路SF3914的第5脚上的电压逐渐下降，SF3914内部的比较器逐级翻转而输出高电平，高亮LED按照从D9--D1的顺序逐个熄灭，演示出电容的慢慢的放电过程，直到高亮LED的D1熄灭，表示电容器C1放电结束。

在综合电学LED演示仪主机上有外接电感线圈的接线柱，通过外接电感线圈和磁铁来演示电磁感应，外接电感线圈有1000圈、2000圈和3000圈三种规格来用于对比演示。

Claims

1.一种综合电学LED演示仪，包含综合电学LED演示仪主机(1)、外接电感线圈和磁铁，其特征是：综合电学LED演示仪主机(1)外部设置有电流表(2)和电流表精度选择开关(3)，电磁感应演示开关(5)、自感演示开关(6)和自感调节电位器(7)，以及电容充放电演示开关(8) 、功能选择开关(9)和两组高亮LED(10、11)，演示仪主机(1)内部具有电容充放电演示电路和自感现象演示电路。

2.根据权利要求1所述的综合电学LED演示仪，其特征是：演示仪主机上有外接电感线圈接线柱(4)。

3.根据权利要求1所述的综合电学LED演示仪，其特征是：其电容充放电演示电路采用了集成芯片SF3914及外围电路来驱动和控制高亮LED的发光。

4.根据权利要求1所述的综合电学LED演示仪，其特征是：采用了多种颜色的高亮LED，所采用的红光高亮LED的型号为5308URC，所采用的黄光高亮LED的型号为5308UYC，所采用的白光高亮LED的型号为YJM10W。

5.根据权利要求1所述的综合电学LED演示仪，其特征是：所采用的电流表为指针式双向电流表(2)。