CN220553230U - 一种欧姆定律具象化科普展项 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种欧姆定律具象化科普展项，所述欧姆定律具象化科普展项包括支架及转盘，其中，支架包括底座及支撑柱，支撑柱竖直固定于底座上；转盘包括转盘主体及空腔，转盘主体与支撑柱之间转动式连接，空腔位于转盘内，空腔包括相互独立的第一空腔及第二空腔，第一空腔和第二空腔的内部装有质量、体积及数量均相同的小球，且第一空腔和第二空腔的距离空腔顶部相同距离的位置分别设有开合机构，第一空腔中设置有若干数量的第一障碍物，第二空腔中设置有若干数量的第二障碍物，第一障碍物的数量大于第二障碍物的数量。通过本实用新型解决了现有技术中欧姆定律演示较为抽象的问题。

Description

一种欧姆定律具象化科普展项

技术领域

本实用新型涉及科普技术领域，特别是涉及一种欧姆定律具象化科普展项。

背景技术

欧姆定律是指在同一电路中，通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。欧姆定律是电学的基础理论之一，被广泛应用于各种工业、科学和消费电子设备中，其也是物理电学教育中的关键。由于欧姆定律看不见摸不着，其内容相对比较抽象，导致学习者对其概念理解不深，因此，其知识点是电路学习中的难点。

为了解决欧姆定律较为抽象而难以理解的问题，目前常规的教学方法是引导学生进行想象，并通过搭建电路并记录电压表及电流表的示数变化得出欧姆定律，无法进行形象化模拟展示，导致学习者对欧姆定律的印象不深刻。而当前科技馆的欧姆定律演示展项同样是利用电路组合演示欧姆定律，还需自己动手拼装电路，较为复杂枯燥，观众兴趣不大。因此，当前亟需寻找一种能够将欧姆定律具象化的演示装置。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种欧姆定律具象化科普展项，用于解决现有技术中欧姆定律演示较为抽象导致学习者对其概念理解不深的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种欧姆定律具象化科普展项，所述欧姆定律具象化科普展项包括：

支架，包括底座及支撑柱，所述支撑柱竖直固定于所述底座上；

转盘，包括转盘主体及空腔，所述转盘主体与所述支撑柱之间转动式连接，所述空腔位于所述转盘内，所述空腔包括相互独立的第一空腔及第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔的内部装有质量、体积及数量均相同的小球，且所述第一空腔和所述第二空腔的距离所述空腔顶部相同距离的位置分别设有开合机构，所述第一空腔中设置有若干数量的第一障碍物，所述第二空腔中设置有若干数量的第二障碍物，所述第一障碍物的数量大于所述第二障碍物的数量。

可选地，所述开合机构包括阻挡块及开合器，所述开合器包括固定端及活动端，所述第一空腔包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第二空腔包括相对设置的第三侧壁和第四侧壁，位于所述第一空腔中所述阻挡块的一端固定于所述第一侧壁上且另一端与所述固定端连接，位于所述第二空腔中所述阻挡块的一端固定于所述第三侧壁上且另一端与所述固定端连接。

进一步地，所述欧姆定律具象化科普展项还设置有控制模块，所述控制模块可同时控制所述第一空腔与所述第二空腔中的两个所述开合器的开启与闭合。

进一步地，靠近所述第二侧壁和所述第四侧壁的位置分别设置有竖直挡板，所述第一障碍物及所述第二障碍物为向下倾斜的倾斜挡板，所述倾斜挡板沿竖直方向交替间隔排布在所述第一侧壁与所述竖直挡板之间、所述第三侧壁与所述竖直挡板之间。

进一步地，所述倾斜挡板为透光挡板，且内设有光源。

可选地，所述第一障碍物及所述第二障碍物为阻挡钉，所述阻挡钉固定于所述空腔的背面并呈阵列排布。

可选地，所述支撑柱的顶部设置有轴承，所述转盘的背部中心对应设置有转轴，所述转盘主体与所述支撑柱之间通过所述转轴及所述轴承转动式连接。

可选地，所述空腔背面设置有背景板，正面设置有透明玻璃。

可选地，所述转盘主体上设置有旋转方向箭头。

可选地，所述小球选自石英球、塑料球及木质球中的一种。

如上所述，本实用新型的欧姆定律具象化科普展项，具有以下有益效果：

(1)通过用空腔中的障碍物代表电阻，小球代表电子，小球在释放高度的重力势能代表电压，以实物形象模拟了电路中欧姆定律，使青少年可以直观地观察电路规律，提高思维能力并加深印象。

(2)在两个空腔中分别设置不同数量的障碍物，并控制其它条件不变，进行对比实验。两组实验结果对比较为明显，引发青少年思考，印象更加具体、深刻。

(3)装置为互动式展项，观众可以直接动手操作，而且操作简单方便，具有趣味性，激发探索欲望。

(4)装置结构简易，维护成本较低，还可灵活选配灯光及多媒体设备等。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例一中提供的欧姆定律具象化科普展项的正视结构示意图。

图2显示为本实用新型实施例一中提供的欧姆定律具象化科普展项启动开合器后的正视结构示意图。

图3显示为本实用新型实施例二中提供的欧姆定律具象化科普展项的正视结构示意图。

图4显示为本实用新型的欧姆定律具象化科普展项的侧视结构示意图。

元件标号说明

10 支架

101 底座

102 支撑柱

20 转盘

201 转盘主体

202 空腔

2021 第一空腔

2022 第二空腔

30 小球

40 开合机构

401 阻挡块

402 开合器

51 第一障碍物(倾斜挡板)

52 第二障碍物(倾斜挡板)

60 竖直挡板

71 第一障碍物(阻挡钉)

72 第二障碍物(阻挡钉)

81 轴承

82 转轴

90 背景板

100 旋转方向箭头

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量、位置关系及比例可在实现本技术方案的前提下随意改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1及图2，本实施例提供一种欧姆定律具象化科普展项，所述欧姆定律具象化科普展项包括支架10及转盘20，其中，所述支架10包括底座101及支撑柱102，所述支撑柱102竖直固定于所述底座101上；所述转盘20包括转盘主体201及空腔202，所述转盘主体201与所述支撑柱102之间转动式连接，所述空腔202位于所述转盘20内，所述空腔202包括相互独立的第一空腔2021及第二空腔2022，所述第一空腔2021和所述第二空腔2022的内部装有质量、体积及数量均相同的小球30，且所述第一空腔2021和所述第二空腔2022的距离所述空腔202顶部相同距离的位置分别设有开合机构40，所述第一空腔2021中设置有若干数量的第一障碍物51，所述第二空腔2022中设置有若干数量的第二障碍物52，所述第一障碍物51的数量大于所述第二障碍物52的数量。在两个所述空腔202中分别设置不同数量的障碍物51及52，并控制其它条件不变，进行对比实验。两组实验结果对比较为明显，引发青少年思考，印象更加具体、深刻。

需要说明的是，本实施例的两个所述空腔202中所述开合机构40相同，所述第一障碍物51与所述第二障碍物52的材质、形状及大小均相同。

该欧姆定律具象化科普展项工作原理为：沿顺时针方向转动所述转盘20，所述第一空腔2021及所述第二空腔2022底部的所述小球30将沿着空腔边缘运动，最终聚集在所述开合机构40上部，同时释放两个所述开合机构40，所述小球30在重力的作用下同时从所述空腔20的顶部下落，所述第一空腔2021中有较多所述第一障碍物51，由于较多的所述第一障碍物51的阻挡较多，导致所述小球30下落的过程中缓冲次数较多，所述小球30下落较慢；所述第二空腔2022中有较少的所述第二障碍物52，由于所述第二障碍物52对所述小球的阻挡次数较少，导致所述小球30下落的过程中缓冲次数较少，小球下落较快。结果显示，所述第一空腔2021中的小球全部到达底部用时较长，而所述第二空腔2022中的小球全部到达底部用时较短。

我们将所述小球30模拟为电子，将数量较多的所述第一障碍物51模拟为大电阻，将数量较少的所述第二障碍物52模拟为小电阻，将所述小球30在所述开合机构40上方的重力势能模拟为电压。欧姆定律的公式为：I＝U/R，在电压相同的情况下，电阻越大，电流越小。对应装置中小球释放高度相同，障碍物越多，小球下落越慢。展项直观地为观众展现欧姆定律中电阻、电压、电流之间的关系。

作为示例，如图1及图2所示，所述开合机构40包括阻挡块401及开合器402，所述开合器402包括固定端及活动端，所述第一空腔2021包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第二空腔2022包括相对设置的第三侧壁和第四侧壁，位于所述第一空腔2021中所述阻挡块401的一端固定于所述第一侧壁上且另一端与所述固定端连接，位于所述第二空腔2022中所述阻挡块401的一端固定于所述第三侧壁上且另一端与所述固定端连接。所述开合机构40用于收集及释放小球30，优选地，其中所述开合器402为双开门式结构，当需要收集所述小球30时，所述活动端向上收拢，即所述开合器402的双门闭合，所述小球30均聚集在所述开合器402上方；当需要释放所述小球30时，所述活动端向下展开，即所述开合器402的双门开启，所述小球30陆续从所述开合器402上方下落。具体的，所述欧姆定律具象化科普展项还设置有控制模块，所述控制模块可同时控制所述第一空腔2021与所述第二空腔2022中的两个所述开合器402的开启与闭合，即两个所述开合器402可同时开启或闭合。

作为示例，如图1及图2所示，靠近所述第二侧壁和所述第四侧壁的位置分别设置有竖直挡板60，所述第一障碍物51及所述第二障碍物52为向下倾斜的倾斜挡板，所述倾斜挡板51及52沿竖直方向交替间隔排布在所述第一侧壁与所述竖直挡板60之间、所述第三侧壁与所述竖直挡板60之间。优选地，所述倾斜挡板51及52的倾斜角度为30°。需要指出的是，在其它实施例中，所述倾斜挡板51及52的倾斜角度可以根据需要调整为其它适合的角度，只要满足所述小球30在下落过程中不被卡停在所述倾斜挡板51及52处即可，此处不再限制。

进一步地，所述倾斜挡板51及52为透光挡板，且内设有光源(图中未示出)。所述光源为感应式的定时光源，当所述小球30触碰在所述透光挡板51及52上时，光源启动发出亮光，一段时间后可自动熄灭。因此，在所述小球30下落过程中，碰触所述倾斜挡板51及52，所述倾斜挡板51及52会自上而下依次亮起并逐渐熄灭，从而间接对所述小球30进行持续定位，使实验现象更加明显直观。优选地，所述光源颜色为红色。需要说明的是，所述小球30碰触透光挡板，红光亮起，表示电流通过电阻，电阻发热，以此使装置演示更加具体形象。

作为示例，如图1及图4所示，所述支撑柱102的顶部设置有轴承81，所述转盘20的背部中心对应设置有转轴82，所述转盘主体201与所述支撑柱102之间通过所述转轴82及所述轴承81转动式连接。可选地，所述支撑柱102的顶部设置有转轴82，所述转盘20的背部中心对应设置有轴承81。

作为示例，如图1及图2所示，所述空腔202背面设置有背景板90，正面设置有透明玻璃。设置所述背景板90为了让观众更清楚地观察实验现象。所述转盘主体201上设置有旋转方向箭头，使观众明白所述转盘20旋转方向，方便指导观众直接动手操作。

进一步地，所述背景板90的还设有对该科普展项的解释说明及操作说明。

作为示例，所述小球30为硬质材料，选自石英球、塑料球及木质球中的一种。

实施例二

请参阅图3及图4，本实施例中所述欧姆定律具象化科普展项的结构与实施例一中所述欧姆定律具象化科普展项的结构大体相同，二者的区别在于：实施例一中设置有所述竖直挡板60，且所述第一障碍物51及所述第二障碍物52为倾斜挡板，而本实施例中，所述第一障碍物71及所述第二障碍物72为阻挡钉。

作为示例，所述第一障碍物(阻挡钉)71及所述第二障碍物(阻挡钉)72固定于所述空腔的背面并呈阵列排布，各阻挡钉间隔距离须大于所述小球30直径，保证所述小球30均能正常落下。

综上所述，本实用新型的欧姆定律具象化科普展项包括支架及转盘，其中，所述支架包括底座及支撑柱，所述支撑柱竖直固定于所述底座上；所述转盘包括转盘主体及空腔，所述转盘主体与所述支撑柱之间转动式连接，所述空腔位于所述转盘内，所述空腔包括相互独立的第一空腔及第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔的内部装有质量、体积及数量均相同的小球，且所述第一空腔和所述第二空腔的距离所述空腔顶部相同距离的位置分别设有开合机构，所述第一空腔中设置有若干数量的第一障碍物，所述第二空腔中设置有若干数量的第二障碍物，所述第一障碍物的数量大于所述第二障碍物的数量。本实用新型具有以下有益效果：1.通过用空腔中的障碍物代表电阻，小球代表电子，小球在释放高度的重力势能代表电压，以实物形象模拟了电路中欧姆定律，使青少年可以直观地观察电路规律，提高思维能力并加深印象；2.在两个空腔中分别设置不同数量的障碍物，并控制其它条件不变，进行对比实验。两组实验结果对比较为明显，引发青少年思考，印象更加具体、深刻；3.装置为互动式展项，观众可以直接动手操作，而且操作简单方便，具有一定趣味性，激发探索欲望；4.装置结构简易，维护成本较低，还可灵活选配灯光及多媒体设备等。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种欧姆定律具象化科普展项，其特征在于，所述欧姆定律具象化科普展项包括：

支架，包括底座及支撑柱，所述支撑柱竖直固定于所述底座上；

转盘，包括转盘主体及空腔，所述转盘主体与所述支撑柱之间转动式连接，所述空腔位于所述转盘内，所述空腔包括相互独立的第一空腔及第二空腔，所述第一空腔和所述第二空腔的内部装有质量、体积及数量均相同的小球，且所述第一空腔和所述第二空腔的距离所述空腔顶部相同距离的位置分别设有开合机构，所述第一空腔中设置有若干数量的第一障碍物，所述第二空腔中设置有若干数量的第二障碍物，所述第一障碍物的数量大于所述第二障碍物的数量。

2.根据权利要求1所述的欧姆定律具象化科普展项，其特征在于：所述开合机构包括阻挡块及开合器，所述开合器包括固定端及活动端，所述第一空腔包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第二空腔包括相对设置的第三侧壁和第四侧壁，位于所述第一空腔中所述阻挡块的一端固定于所述第一侧壁上且另一端与所述固定端连接，位于所述第二空腔中所述阻挡块的一端固定于所述第三侧壁上且另一端与所述固定端连接。

3.根据权利要求2所述的欧姆定律具象化科普展项，其特征在于：所述欧姆定律具象化科普展项还设置有控制模块，所述控制模块可同时控制所述第一空腔与所述第二空腔中的两个所述开合器的开启与闭合。

4.根据权利要求3所述的欧姆定律具象化科普展项，其特征在于：靠近所述第二侧壁和所述第四侧壁的位置分别设置有竖直挡板，所述第一障碍物及所述第二障碍物为向下倾斜的倾斜挡板，所述倾斜挡板沿竖直方向交替间隔排布在所述第一侧壁与所述竖直挡板之间、所述第三侧壁与所述竖直挡板之间。

5.根据权利要求4所述的欧姆定律具象化科普展项，其特征在于：所述倾斜挡板为透光挡板，且内设有光源。

6.根据权利要求3所述的欧姆定律具象化科普展项，其特征在于：所述第一障碍物及所述第二障碍物为阻挡钉，所述阻挡钉固定于所述空腔的背面并呈阵列排布。

7.根据权利要求1所述的欧姆定律具象化科普展项，其特征在于：所述支撑柱的顶部设置有轴承，所述转盘的背部中心对应设置有转轴，所述转盘主体与所述支撑柱之间通过所述转轴及所述轴承转动式连接。

8.根据权利要求1所述的欧姆定律具象化科普展项，其特征在于：所述空腔背面设置有背景板，正面设置有透明玻璃。

9.根据权利要求1所述的欧姆定律具象化科普展项，其特征在于：所述转盘主体上设置有旋转方向箭头。

10.根据权利要求1所述的欧姆定律具象化科普展项，其特征在于：所述小球选自石英球、塑料球及木质球中的一种。