CN215117982U - 一种焦耳定律探究实验装置 - Google Patents

Abstract

一种焦耳定律探究实验装置，包括电源(1)、单刀单掷开关(2)、单刀双掷开关(3)、密闭容器Ⅰ(4)、密闭容器Ⅱ(5)、密闭容器Ⅲ(6)、高精度数显温度计Ⅰ(7)、高精度数显温度计Ⅱ(8)、高精度数显温度计Ⅲ(9)，密闭容器Ⅰ(4)内放置有电阻丝Ⅰ(10)和温度传感探头Ⅰ(14)，密闭容器Ⅱ(5)内放置有电阻丝Ⅱ(11)和温度传感探头Ⅱ(15)，密闭容器Ⅲ(6)内放置有电阻丝Ⅲ(12)和温度传感探头Ⅲ(16)，温度传感探头Ⅰ(14)与高精度数显温度计Ⅰ(7)连接，温度传感探头Ⅱ(15)与高精度数显温度计Ⅱ(8)连接，温度传感探头Ⅲ(16)与高精度数显温度计Ⅲ(9)连接。满足教学需求。

Description

一种焦耳定律探究实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，更具体的说涉及一种焦耳定律探究实验装置，属于教学实验仪器技术领域。

背景技术

目前，初中人教版课本中焦耳定律的定性实验装置是通过电阻丝加热空气来间接检测电阻丝产生热量的多少从而验证焦耳定律。但是，在实际教学中本人发现该实验装置存在两点不足：一是为了完成该实验要用两套实验器材，浪费了实验资源；二是方形容器外通过橡胶导管接有U型管，电热丝通电加热里面空气，空气受热膨胀，通过观察U型管内液面的高度差判断产生热量的多少，但是U型管内的左右起始液面高度在实验前很难调平，易出现误差。

针对上述情况，现在普遍应用左边贮气盒、玻璃管和右边贮气盒组成焦耳定律探究实验装置，贮气盒上设置有气门，左边贮气盒中放置了一个5Ω电阻、右边贮气盒中放置了两个5Ω电阻，将玻璃管通过U型管和连接软管分别与左边贮气盒和右边贮气盒连接。但是，经实验发现此实验装置仍存在两点不足：一是加装了排气装置(有的用橡皮帽、有的用金属螺旋帽)，排气时取下橡皮帽，U型管左右液面相平，盖上后就又不相平了；金属螺旋帽排气效果会好一些，但仍然没有杜绝不相平的现象。二是三个电阻均为5Ω，探究电阻、通电时间一定，电热与电流的关系时，将左边贮气盒内一个5Ω电阻和右边贮气盒内一个5Ω电阻串联，需再在盒外并联一个5Ω电阻分流；探究电流、通电时间一定，电热与电阻的关系，还要将右边贮气盒中的两个5Ω电阻串联，再与左边贮气盒中5Ω电阻串联，实验操作非常繁琐，连接电路时间较长，影响正常教学任务的完成。

另外，中学课本中的“想想议议——额定电压相同的灯泡，额定功率越大，电阻越小，正常工作时单位时间内产生的热量越多。可是按照焦耳定律，电阻越大，单位时间内产生的热量越多。二者似乎有矛盾，这是怎么回事？”理论分析为：“灯泡的额定电压相同，正常工作的时间相同，根据

可知，电阻越小，产生的热量越多，其前提条件是电压相同。在电流相同时，正常工作的时间相同，根据Q＝I²Rt可知，电阻越大，产生的热量越多，其前提条件是电流相同。所以，在各自的前提条件下，两种说法都是正确的，并不矛盾。”这是一个教学难点，如能通过实验来验证，不但能提高学生学习兴趣，还能加深学生对知识的理解。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的上述问题，提供一种焦耳定律探究实验装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种焦耳定律探究实验装置，包括电源、单刀单掷开关、单刀双掷开关、密闭容器I、密闭容器II、密闭容器Ⅲ、高精度数显温度计I、高精度数显温度计II、高精度数显温度计Ⅲ，所述的密闭容器I、密闭容器II、密闭容器Ⅲ形状和大小完全相同，密闭容器I、密闭容器II和密闭容器Ⅲ内充满煤油，所述的密闭容器I内放置有电阻丝I，所述的电阻丝I两端通过管线密封从密闭容器I中穿出，所述的密闭容器II内放置有电阻丝II，所述的电阻丝II两端通过管线密封从密闭容器II中穿出，所述的密闭容器Ⅲ内放置有电阻丝Ⅲ，所述的电阻丝Ⅲ两端通过管线密封从密闭容器Ⅲ中穿出，密闭容器Ⅲ内的电阻丝Ⅲ并联有设置在密闭容器Ⅲ外的电阻丝Ⅳ，所述的电阻丝I一端与电源一极通过导线连接，所述的单刀单掷开关的一个接线柱通过导线与电阻丝I一端连接，单刀单掷开关的另一个接线柱通过导线与电阻丝II一端、电阻丝Ⅲ一端连接，所述的单刀双掷开关的一个接线柱通过导线与电源另一极、电阻丝I另一端、电阻丝II另一端连接，单刀双掷开关的另一个接线柱通过导线与电阻丝Ⅲ另一端连接，所述的密闭容器I内放置有温度传感探头I，所述的密闭容器II内放置有温度传感探头II，所述的密闭容器Ⅲ内放置有温度传感探头Ⅲ，所述的温度传感探头I与高精度数显温度计I连接，所述的温度传感探头II与高精度数显温度计II连接，所述的温度传感探头Ⅲ与高精度数显温度计Ⅲ连接。

所述的电阻丝I、电阻丝Ⅲ、电阻丝Ⅳ的阻值相同，所述的电阻丝II阻值为电阻丝I阻值的两倍。

所述的高精度数显温度计I、高精度数显温度计II高精度数显温度计Ⅲ精度均为0.1℃。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型中高精度数显温度计摒弃了调节高度差的环节，不存在起始温度不同即现有集中的U型管内左右起始液面不平的问题，避免出现误差。

2、本实用新型中方形容器空间尽量狭小，煤油质量小、比热容小、温度变化快，节省实验时间且现象明显。

3、本实用新型中电路一次性连接，电路变换采用单刀单掷开关和单刀双掷开关切换，避免繁琐，方便快捷。

附图说明

图1是本实用新型示意图。

图中：电源1，单刀单掷开关2，单刀双掷开关3，烧瓶I4，烧瓶II5，烧瓶Ⅲ6，高精度数显温度计I7，高精度数显温度计II8，高精度数显温度计Ⅲ9，电阻丝I10，电阻丝II11，电阻丝Ⅲ12，电阻丝Ⅳ13，温度传感探头I14，温度传感探头II15，温度传感探头Ⅲ16。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。

参见图1，一种焦耳定律探究实验装置，包括电源1、单刀单掷开关2、单刀双掷开关3、密闭容器I4、密闭容器II5、密闭容器Ⅲ6、高精度数显温度计I7、高精度数显温度计II8、高精度数显温度计Ⅲ9。

参见图1，所述的密闭容器I4、密闭容器II5、密闭容器Ⅲ6形状和大小完全相同，密闭容器I4、密闭容器II5和密闭容器Ⅲ6内充满煤油。所述的密闭容器I4内放置有电阻丝I10，所述的电阻丝I10两端通过管线密封从密闭容器I4中穿出；所述的密闭容器II5内放置有电阻丝II11，所述的电阻丝II11两端通过管线密封从密闭容器II5中穿出；所述的密闭容器Ⅲ6内放置有电阻丝Ⅲ12，所述的电阻丝Ⅲ12两端通过管线密封从密闭容器Ⅲ6中穿出。密闭容器Ⅲ6内的电阻丝Ⅲ12并联有设置在密闭容器Ⅲ6Ⅲ6外的电阻丝Ⅳ13，所述的电阻丝I4一端与电源1一极通过导线连接，所述的单刀单掷开关2的一个接线柱通过导线与电阻丝I10一端连接，单刀单掷开关2的另一个接线柱通过导线与电阻丝II11一端、电阻丝Ⅲ12一端连接；所述的单刀双掷开关3的一个接线柱通过导线与电源1另一极、电阻丝I10另一端、电阻丝II11另一端连接，单刀双掷开关3的另一个接线柱通过导线与电阻丝Ⅲ12另一端连接。所述的密闭容器I4内放置有温度传感探头I14，所述的密闭容器II5内放置有温度传感探头II15，所述的密闭容器Ⅲ6内放置有温度传感探头Ⅲ16，所述的温度传感探头I14与高精度数显温度计I7连接，所述的温度传感探头II15与高精度数显温度计II8连接，所述的温度传感探头Ⅲ16与高精度数显温度计Ⅲ9连接。

参见图1，所述的电阻丝I10、电阻丝Ⅲ12电阻丝Ⅳ13的阻值相同，所述的电阻丝II11阻值为电阻丝I10阻值的两倍。通常选择电阻丝I10、电阻丝Ⅲ12电阻丝Ⅳ13的阻值为5Ω，电阻丝II11的阻值为10Ω。

参见图1，所述的高精度数显温度计I7、高精度数显温度计II8高精度数显温度计Ⅲ9精度均为0.1℃。

参见图1，本实验装置具体操作过程如下：断开单刀单掷开关2、闭合单刀双掷开关3接2，比较密闭容器I4中高精度数显温度计I7和密闭容器II5中高精度数显温度计II8的示数，探究电流、通电时间一定时电热与电阻的关系，得出结论：电流和通电时间一定，电阻越大，电流通过导体产生的热量越多。比较密闭容器I4中高精度数显温度计I7和密闭容器Ⅲ6中高精度数显温度计Ⅲ9的示数，探究电阻、通电时间一定，电热与电阻的关系，得出结论：电阻和通电时间一定，电流越大，电流通过导体产生的热量越多。闭合开关单刀单掷开关2和闭合单刀双掷开关3接1，比较密闭容器I4中高精度数显温度计I7和密闭容器II5中高精度数显温度计II8的示数，探究电压、通电时间一定时电热与电阻的关系，得出结论：电压和通电时间一定，电阻越小，电流通过导体产生的热量越多；课本中上的“想想议议这个难点也就不攻自破了。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种焦耳定律探究实验装置，其特征在于：包括电源(1)、单刀单掷开关(2)、单刀双掷开关(3)、密闭容器Ⅰ(4)、密闭容器Ⅱ(5)、密闭容器Ⅲ(6)、高精度数显温度计Ⅰ(7)、高精度数显温度计Ⅱ(8)、高精度数显温度计Ⅲ(9)，所述的密闭容器Ⅰ(4)、密闭容器Ⅱ(5)、密闭容器Ⅲ(6)形状和大小完全相同，密闭容器Ⅰ(4)、密闭容器Ⅱ(5)和密闭容器Ⅲ(6)内充满煤油，所述的密闭容器Ⅰ(4)内放置有电阻丝Ⅰ(10)，所述的电阻丝Ⅰ(10)两端通过管线密封从密闭容器Ⅰ(4)中穿出，所述的密闭容器Ⅱ(5)内放置有电阻丝Ⅱ(11)，所述的电阻丝Ⅱ(11)两端通过管线密封从密闭容器Ⅱ(5)中穿出，所述的密闭容器Ⅲ(6)内放置有电阻丝Ⅲ(12)，所述的电阻丝Ⅲ(12)两端通过管线密封从密闭容器Ⅲ(6)中穿出，密闭容器Ⅲ(6)内的电阻丝Ⅲ(12)并联有设置在密闭容器Ⅲ(6)外的电阻丝Ⅳ(13)，所述的电阻丝Ⅰ(10)一端与电源(1)一极通过导线连接，所述的单刀单掷开关(2)的一个接线柱通过导线与电阻丝Ⅰ(10)一端连接，单刀单掷开关(2)的另一个接线柱通过导线与电阻丝Ⅱ(11)一端、电阻丝Ⅲ(12)一端连接，所述的单刀双掷开关(3)的一个接线柱通过导线与电源(1)另一极、电阻丝Ⅰ(10)另一端、电阻丝Ⅱ(11)另一端连接，单刀双掷开关(3)的另一个接线柱通过导线与电阻丝Ⅲ(12)另一端连接，所述的密闭容器Ⅰ(4)内放置有温度传感探头Ⅰ(14)，所述的密闭容器Ⅱ(5)内放置有温度传感探头Ⅱ(15)，所述的密闭容器Ⅲ(6)内放置有温度传感探头Ⅲ(16)，所述的温度传感探头Ⅰ(14)与高精度数显温度计Ⅰ(7)连接，所述的温度传感探头Ⅱ(15)与高精度数显温度计Ⅱ(8)连接，所述的温度传感探头Ⅲ(16)与高精度数显温度计Ⅲ(9)连接。

2.根据权利要求1所述的一种焦耳定律探究实验装置，其特征在于：所述的电阻丝Ⅰ(10)、电阻丝Ⅲ(12)、电阻丝Ⅳ(13)的阻值相同，所述的电阻丝Ⅱ(11)阻值为电阻丝Ⅰ(10)阻值的两倍。

3.根据权利要求1所述的一种焦耳定律探究实验装置，其特征在于：所述的高精度数显温度计Ⅰ(7)、高精度数显温度计Ⅱ(8)高精度数显温度计Ⅲ(9)精度均为0.1℃。

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