CN204680285U - 一种探究电容器充电放电的教学演示仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及教育教学方法技术领域，具体地说是一种探究电容器充电放电的教学演示仪，其设有底板，特征在于底板上设有电容器C、电压相同的蜂鸣器M和蜂鸣器N、发光强度相同的二极管A和二极管B、电源，二极管A的阳极与电源正极相连接，二极管A的阴极连接在单刀双掷开关的不动端上，单刀双掷开关的另一个不动端连接在二极管B的阳极上，二极管B的阴极经导线与电源负极相连接，底板上的电容器一端经导线连接在单刀双掷开关的动端上，另一端经导线连接在电流计的一端，电流计另一端经导线与电源的负极相连接，蜂鸣器M的两端经导线并联在二极管A的两端，蜂鸣器N的两端经导线并联在二极管B的两端，具有简单、直观、便于学生掌握等优点。

Description

一种探究电容器充电放电的教学演示仪

技术领域

 本实用新型涉及教育教学方法技术领域，具体地说是一种简单、直观、便于学生掌握的探究电容器充电放电的教学演示仪。

背景技术

众所周知，电容器是一种常见的重要元件，绝大部分的电器中都用到电容器，例如，洗衣机的马达、电视机的电路板、计算机、音响等电器都需要电容器，因此，在高中的物理教学中就涉及电容器的知识，要求学生掌握电容器的基本概念，以及电容器的充放电过程，在学习过程中，由于电容器抽象的充电放电过程，成为教学中的难点，使很多学生难以掌握，通常情况下，人类都是通过视觉和听觉直观理解实物的变化，通过简单的视觉和听觉将抽象的问题简单化，因此，在教学中，电容器的充放电过程是用电流计的旋转方向来表示电流的方向及变化，一般将电流计与电容器串联，然后经单刀双掷开关连接在电源上，再经单刀双掷开关的开合实现电容器的充电与放电，电流计的示数再发生变化，通过观察电流计的示数变化来表现电容器的充电和放电，但是，在整个演示过程中电流计表现出的电流大小和方向变化是不容易被直观感知的，同时，在电路中电流和电压是瞬态变化量，有时可能捕捉不到电流计的指针变化。

发明内容

本实用新型的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种简单、直观、便于学生掌握的探究电容器充电放电的教学演示仪。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种探究电容器充电放电的教学演示仪，设有底板，其特征在于底板上设有电容器C、电压相同的蜂鸣器M和蜂鸣器N、发光强度相同的二极管A和二极管B、电源，二极管A的阳极经导线与电源正极相连接，二极管A的阴极经导线连接在单刀双掷开关的不动端上，单刀双掷开关的另一个不动端经导线连接在二极管B的阳极上，二极管B的阴极经导线与电源负极相连接，底板上的电容器一端经导线连接在单刀双掷开关的动端上，另一端经导线连接在电流计的一端，电流计另一端经导线与电源的负极相连接，蜂鸣器M的两端经导线并联在二极管A的两端，蜂鸣器N的两端经导线并联在二极管B的两端。

本实用新型所述的底板设为电路板，简化电路连接，方便学生观察。

本实用新型由于将蜂鸣器和发光二极管加在电路中，由于二极管存在阳极与阴极，因此，在演示的过程中可通过二极管的发光明确指明电流的电流方向，同时可通过蜂鸣器的声音由高到底从听觉方面感知电流的大小变化，听觉和视觉两方面的观察，可更直观理解电容器的充电与放电过程，本实用新型中还将原有的电流计作为对照试验，可直接感知二极管和蜂鸣器的显著作用，具有简单、直观、便于学生掌握等优点。

附图说明  

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的电路框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

如附图所示，一种探究电容器充电放电的教学演示仪，设有底板，其特征在于底板上设有电容器C、电压相同的蜂鸣器M和蜂鸣器N、发光强度相同的绿色二极管A和红色二极管B、电源，绿色二极管A的阳极与电源E正极相连接，绿色二极管A的阴极连接在单刀双掷开关K1的不动端c上，蜂鸣器M的两端经导线并联在绿色二极管A的两端，单刀双掷开关K1的另一个不动端b经导线连接在红色二极管B的阳极上，红色二极管B的阴极与电源E的负极相连接，蜂鸣器N的两端并联在二极管B的两端，底板上设有的电容器C一端经导线连接在单刀双掷开关K1的动端a上，另一端经导线连接在电流计L的一端，电流计L另一端经导线连接在电源E的负极上，所述的底板可以设为电路板，简化电路连接方式，便于学生观察。

本实用新型在教学演示时，首先按照上述连接方式将各个电器元件连接好，然后，首先将单刀双掷开关K1的动端a闭合到不动端c上，此时，电源E对电容器C充电，绿色发光二极管A先亮后直至熄灭，蜂鸣器M的声音由小到大，由于二极管的阴极与阳极的连接方向，此时能说明电流的方向，又能说明充电电流开始较大，后来慢慢变小，最后为零，对照的电流计L同时也感知电流的大小变化，充电完成后，再将单刀双掷开关K1的动端a闭合到不动端b上，此时电容器C放电，红色二极管B先亮后暗直至熄灭，蜂鸣器的声音由大变小，由于红色二极管B的阴极与阳极的连接方向，可以说明出此时放电电流的方向，又能说明放电电流开始较大，后来慢慢变小，最后为零，对照电流计同时也感知电流的大小变化。

本实用新型由于当单刀双掷开关K1的动端a闭合到不动端c时，绿色发光二极管A、电源E、电容器C和蜂鸣器M形成闭合的回路，电流由电源E的正极流向负极，由于在金属导体中，能自由移动的是电子，也可以说是电子由电源E的负极流出，经绿色发光二极管A来到电容器C的极板，然后储存在电容器C的负极板上，形成电势差，绿色发光二极管A和蜂鸣器M发生电势由高到低，电能转化为光能，电容器C上积累的电荷越来越多，电容器C的板间的形成的电势就越大，储存的电能就越多，能通过绿色发光二极管A和蜂鸣器M的电流就越小，绿色发光二极管A发光就越暗，蜂鸣器M声音越来越小等到电容间C的电压等于电源E电压，电荷就不会发生移动，绿色发光二极管A的就会熄灭蜂鸣器M就不再有声音，此时说明充电完毕；充电完毕后，将单刀双掷开关K1的动端a闭合到不动端b上，各组件形成闭合回路，电容器C板间存在电场，电荷在电场力的作用下做定向移动，正电荷由电容器正极经红色发光二极管B和蜂鸣器N流向电容器C的负极，中和极板上的电荷，板间电压减小，开始时，红色发光二极管B发光最亮，蜂鸣器N声音最大，因为此时电容器C的电量最多，电压最大，产生的电流最大，随着电荷被中和，电压减小，电流也随之变小，红色发光二极管B变暗，蜂鸣器N声音变小，直至电荷全部被中和，电路的电流为零，二极管熄灭，蜂鸣器声音消失，此时放点完毕，由于本实用新型中将蜂鸣器和发光二极管加在电路中，由于二极管存在阳极与阴极，因此，在演示的过程中可通过二极管的发光明确指明电流的电流方向，同时可通过蜂鸣器的声音由高到底从听觉方面感知电流的大小变化，听觉和视觉两方面的观察，可更直观理解电容器的充电与放电过程，本实用新型中还将原有的电流计作为对照试验，可直接感知二极管和蜂鸣器的显著作用，具有简单、直观、便于学生掌握等优点。

Claims (2)

1.一种探究电容器充电放电的教学演示仪，设有底板，其特征在于底板上设有电容器C、电压相同的蜂鸣器M和蜂鸣器N、发光强度相同的二极管A和二极管B、电源，二极管A的阳极经导线与电源正极相连接，二极管A的阴极经导线连接在单刀双掷开关的不动端上，单刀双掷开关的另一个不动端经导线连接在二极管B的阳极上，二极管B的阴极经导线与电源负极相连接，底板上的电容器一端经导线连接在单刀双掷开关的动端上，另一端经导线连接在电流计的一端，电流计另一端经导线与电源的负极相连接，蜂鸣器M的两端经导线并联在二极管A的两端，蜂鸣器N的两端经导线并联在二极管B的两端。

2.根据权利要求1所述的一种探究电容器充电放电的教学演示仪，其特征在于底板设为电路板。