CN2108974U - 静电场多功能演示仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种用于静电场教学的多功能、多
用途的仪器，属物理教学仪器的技术领域。它装有一
个专门设计的教学检测显示电路，可以测量模拟静电
场的电势、电量和电荷密度值，并通过数码管显示出
来。还装有根据放大尺原理制作的随动笔架，其上的
描绘笔与电场探针同步运行，它将被考察的电场的几
何形状映射到便于观测的电场显示区内，利用本实用
新型可以显示、验证静电场的多种性质和规律，以及
各有关物理量之间的数量关系，用作大、中学物理课
的演示仪器或实验仪器。
Description
本实用新型属物理教学仪器的技术领域。
现有技术中关于静电场的教学仪器共分两类：一类是仅能从定性方面显示、验证个别的静电现象的仪器，这类仪器不能对静电场中的物理量进行测量，从而不能显示、验证场中各物理量间的数量关系和变化规律；另一类是供学生作实验用的模拟静电场描绘仪，其主要功能是描绘电场的等势线，利用这类仪器至多只能在描绘等势线的基础上，对静电场的个别性质和规律进行验证。
本实用新型的目的是：使之成为一种多用途、多功能的静电场教学仪器能够从定性和定量两方面显示、验证静电场的多种性质和规律以及场中各个物理量之间的数量关系，突破现有技术的局限性。
本实用新型外型为手提箱式，其箱盖2平面和箱体1平面经紧固片6的插入，拼成一个示教板面，其箱盖2供安装可置换的各种专用电场板5（点电荷电场、电偶极电场等等）和随动笔架10的支座7之用；其箱体1平面装有由一组数码管组成的数码显示屏3、一组控制开关8和输入插孔9；余下部分为电场显示区4，供描绘笔12指示所考察的电场位置或描绘等势线等电场图形之用。利用放大尺原理制作的可拆卸的随动笔架10上装有电场探针11和描绘笔12，两者同步运行。随动笔架10的作用是将实际考察的电场图形映射到电动显示区4内，便于观察和测量电场中各点的距离。电场探针11的作用是将它触及的场中的点的有关物理信号输入数字检测显示电路。描绘笔12既可供描绘电场图形（含打点）之用，又可用于指示电场中的点在电场显示区4内的相应位置。当电场探针11在场中所触及的点变化时，数码显示屏3所显示的数值随之变化。为了实现对模拟静电场的电势、电量和电荷密度的测量，本实用新型装有专门设计的数字检测显示电路，将数字测量显示技术用于静电场教学仪器。为了测量荷电导体表面任一点处的电荷密度，在测量技术上，本实用新型在其电场探针11针干上穿上一绝缘圆住形小套筒，测量时保持上述套筒紧贴被测导体边缘，本实用新型根据可用稳恒电流场模拟静电场的原理，用电流强度来模拟电量，为实现这种模拟，本实用新型在电场的源电极电路中串有取样电阻，对流过它的电流进行测量和处理，作为电场中的电量显示出来，从而实现对模拟静电场电量的测量，为了使得所测出的电量的电荷密是可在公式中进行运算的有确定单位的数值（例如，测量圆柱形荷电导体单位高度上的电量，本实用新型用10－10库伦／来作测量单位），本实用新型在前述数字检测显示电路中，设置了用于定标的电位器。
本实用新型是一种演示与实验两用仪：竖置用为教师讲课时的演示仪器，平置用为学生独立操作的实验仪器，只要分别按下本实用新型的电势键、电量键、电荷密度键，数码显示屏3就立即清晰、准确地显示出所测得电势、电量和电荷密度的值（连同正、负号）。
本实用新型是一种全面模拟显示静电场多种性质和规律的综合性、多用途的教学仪器。目前尚未见到其它具有同类功能的静电场教学仪器。
本实用新型对静电场进行较全面的研究。使用一台本实用新型就可演示、验证静电场有关物理量之间众多的数量关系和变化规律，揭示出各种静电场的多种基本性质。
图1为本实用新型结构图。
图2为本实用新型数字检测显示电路图。
本实用新型在实施时可进行下列实验：
1、定量显示各种静电场的电势分布，并可在示教板上直接描绘出相应的等势线。
2、检测并显示静电平衡时，导电体表面出现的感应电荷及其分布规律。
3、显示静电场中的导体是等势体，其表面是等势面。
4、显示静电屏蔽效应。
5、验证电势对源电荷大小及距离的依赖规律（电势公式）对柱形电场验证公式U＝ (λ)/(2πε0) ln (R)/(r)
6、显示静电场中导体接地效应。
7、测算电场强度，对圆柱形电场验证场强公式E＝ (Q/h)/(2πε0r)
8、显示荷电导体表面电荷密度与表面曲率的关系。
9、验证高斯（Gauss）定理。
10、验证电象法（image method）
11、测量电容器电容，对圆柱形电容器验证：
（1）电容公式C＝ (Q)/(VA-VB) 与C＝
等价；
（2）串、并联电容器电容计算公式。
Claims (3)
1、一种用于物理课教学静电场多功能演示仪，其特征在于：
(1)外形为手提箱式，拉开箱盖2则箱盖2平面与箱体1平面经紧固片6的插入而拼成一矩形平板，该平板的左半部安装可置换的各种专用电场板5，右半部为数码显示屏3及电场显示区4，
(2)一个根据放大尺原理制作的可拆卸随动笔架10，它联系上述电场板5和电场显示区4，其上有装有一支用以检录电场信号的电场探针11和一支用以指示电场探针的触点或描绘电场图形的描绘笔12，描绘笔12与电场探针11同步运行。
(3)一个数字检测显示电路装于上述箱体内，它处理并显示所测的电势、电量和电荷密度的值。
2、如权利要求1所述的静电场多功能演示仪，其特征在于：电场探针11针干上，穿有一个绝缘圆柱型套筒。
3、如权利要求1所述的静电场多功能演示仪，其特征在于：在教学检测显示电路中，接有取样电阻及用于定标的电位器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 91219211 CN2108974U (zh) | 1991-07-27 | 1991-07-27 | 静电场多功能演示仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 91219211 CN2108974U (zh) | 1991-07-27 | 1991-07-27 | 静电场多功能演示仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2108974U true CN2108974U (zh) | 1992-07-01 |
Family
ID=4926519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 91219211 Granted CN2108974U (zh) | 1991-07-27 | 1991-07-27 | 静电场多功能演示仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN2108974U (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1333378C (zh) * | 2005-05-19 | 2007-08-22 | 中国地质大学（武汉） | 通过触摸屏定位的模拟静电场测绘系统 |
| CN109118911A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-01 | 杨利 | 一种可循环使用的等势线探究仪 |
| CN110288889A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-09-27 | 新疆工程学院 | 一种均匀半空间平面电场分布特征实验装置及实验方法 |
| CN110288889B (zh) * | 2019-07-30 | 2024-06-04 | 新疆工程学院 | 一种均匀半空间平面电场分布特征实验装置及实验方法 |
-
1991
- 1991-07-27 CN CN 91219211 patent/CN2108974U/zh active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1333378C (zh) * | 2005-05-19 | 2007-08-22 | 中国地质大学（武汉） | 通过触摸屏定位的模拟静电场测绘系统 |
| CN109118911A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-01 | 杨利 | 一种可循环使用的等势线探究仪 |
| CN109118911B (zh) * | 2018-09-25 | 2023-11-28 | 杨利 | 一种可循环使用的等势线探究仪 |
| CN110288889A (zh) * | 2019-07-30 | 2019-09-27 | 新疆工程学院 | 一种均匀半空间平面电场分布特征实验装置及实验方法 |
| CN110288889B (zh) * | 2019-07-30 | 2024-06-04 | 新疆工程学院 | 一种均匀半空间平面电场分布特征实验装置及实验方法 |
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|---|---|---|---|
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |