CN87214333U - 交流电路特性演示器 - Google Patents

Abstract

交流电路特性演示器是一种教学仪器。这种仪器中有可以产生频率极低并且连续可变(0—3Hz)的超低频信号发生器和与之配套使用的较大电感。超低频信号发生器是将直流电通过一个恒定阻值的线绕电阻，用旋转电刷在该电阻上的周期取样得到交流电信号。电感线圈采用合理形状的铁芯和适当的匝数得到理想的电感量。该仪器解决了过去的仪器所不能完成的用大型演示电表直接显示纯电容、电感、电阻在交流电路中电压与电流位相差的实验。

Description

交流电路特性演示器

交流电路特性演示器是一种教学仪器，用于教师在课堂上演示纯电容、电感、电阻在交流电路中的电压与电流的相位差、感抗和容抗与交流电频率的关系，以及电感、电容对交直流电路的不同作用等实验。

用现有的教学仪器演示交流电路的特性时效果比较差，达不到预期目的。用现有的教学信号源中的超低频档，因功率小只能用电表演示相位差；如果使用教学信号源或低频信号发生器配以音频功率放大器，只能用灯泡演示感抗、容抗与频率的关系，不能演示相位差；如用信号源配电子开关和示波器来做实验，能够演示相位差及感抗、容抗与频率的关系，但因可见度太小，直观效果差。研究该仪器的目的在于使教师能够使用结构简单、操作方便、价格便宜、直观效果好的仪器来演示交流电路特性的实验。该仪器的结构和原理与现有的仪器完全不同。

图1交流电路特性演示器结构示意图

图2超低频电源的结构剖视图；

图3超低频电源中电阻的结构图；

图4超低频电源另一结构示意图；

图5超低频电源电原理图；

图6换流变频器结构示意图；

图7验示纯电感在交流电路中电流与电压的位相差实验的电原理图。

该仪器由支架1、开关2、调速旋钮3、超低频电源4、输入接线柱5、电机6、控制板7、皮带8、输出接线柱9、电感线圈10、演示板11、电容器12、换流变频器13及连接导线等组成。显示装置采用指示灯和外配的教学用大型演示电表进行。超低频交流电源4是由旋转电刷14、电阻15、外壳16、输入线17和输出线18组成。电阻15是由裸露电阻丝19在环20上绕制或在板21上绕制而成。在实验时，将电阻通以直流电，通过由手动或电机6带动的旋转电刷14的摩擦接触取出模拟交流电信号，电原理图如图5所示。这样制成的电源可将直流电变为频率可变、幅度保持恒定的超低频交流电信号。频率范围一般在0.5－3Hz，输入直流电电压为6－12V，输出电压为3－6V，电阻丝19的阻值为20－50Ω。换流变频器13是由两个集流环22和一对输入电刷23、一对输出电刷24组成。在两个集流环22上接电源的正、负极，两个输入电刷23分别与集流环的整环部分接触，两个输出电刷24与集流环22的半环部分接触，当轴旋转时就可将输入的直流电变化为交流电。换流变频器的输入与输出电压相同，频率变化范围0－30Hz。电感线圈为自制，使用∪型铁轭和条型铁轭，线圈共有两个，中间有三处抽头，两个线圈的总电阻小于84Ω，当通入5mA频率为50Hz的电流时，电感线圈的自感系数L大于90H。电容器为通用的电解电容或无极性电容，装在塑料盒中，盒的底部镶有磁铁。演示板用木材和钢板制成。

开关2、调速旋钮3、输入接线柱5、输出接线柱9和两个插座装在控制板7上，控制板7插在验示板11侧面。电机6插在控制板上的上部插座中，电机6由外部电源通过输入接线柱5接通电源，并由调速旋钮3控制输入电流的大小从而控制电机6的转速。超低频电源4和换流变频器13根据不同的实验要求插入控制板7上的下部插孔中，两者也由输入接线柱供电，并将转换得到的交流信号由输出接线柱输出。超低频电源4可用在其上的手柄转动或用皮带8由电机6带动。换流变频器13由电机6带动。实验时，用导线将输出接线柱9和电感线圈10或吸合在验示板11的电容器12及外配的大型电表按一定规律连接。图7给出了用超低频电源4验示电感在交流电路中电压与电流位相差实验的线路图。

Claims (4)

1、显示交流电路中电感、电容上电流与电压的位相差，特别是用大型演示电表进行指示的教学用交流电路特性演示器装置，该装置是由超低频电源[4]、换流变频器[13]、电容器[12]、电感线圈[10]等组成，其特征是旋转电刷[14]在电阻[15]上取样得到正弦交流电作为超低频电源[4]。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征电阻［15］是由裸露电阻丝［19］在环［20］上绕制或在板［21］上绕制而成。

3、根据权利要求1、2所述的装置，其特征电阻［15］通以直流电，通过旋转电刷［14］与电阻［15］的接触取出模拟正弦交流电信号，产生的频率为0.5～3Hz。

4、根据权利要求1所述的装置，其电感线圈的特征是在中间有三处抽头，总电阻小于84Ω，自感系数L大于90H。

Images