一种新型感抗容抗演示器控制电路的制作方法

一种新型感抗容抗演示器控制电路
[技术领域]
[0001]
本实用新型涉及一种新型感抗容抗演示器控制电路。
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背景技术：
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[0002]
应用于高中物理教学的感抗容抗演示器主要用于帮助学生理解电感器“通直流阻交流”作用、电容器“隔直流通交流”作用、感抗和容抗大小的决定因素以及电感和电容对交变电流的影响。
[0003]
但现有的感抗容抗演示器控制电路的电流是将直流电通过手摇换向器改变电流方向，从而产生交流电，然后供给电路中的电阻、电容、电感使用，电路中交流电频率的大小由手摇换向器旋转的快慢而改变。因此在实验操作过程中，发现人手旋转手摇换向器无法保证旋转频率一致，导致电路中三个演示支路的小灯泡亮度忽明忽暗，大大影响力实验效果；同时受机械仪器所限，手摇的速度也不能太快，从而无法演示在高频率交流电的作用下观察电感、电容对交流电路所产生的影响。
[

技术实现要素：
]
[0004]
本实用新型克服了上述技术的不足，提供了一种新型感抗容抗演示器控制电路。
[0005]
为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
[0006]
一种新型感抗容抗演示器控制电路，其特征在于：包括有输出直流电的供电电源，供电电源顺次连接有开关s1、用于将直流电转换为高频交流电的转换电路、将高频交流电转换为直流电的整流电路，转换电路输出端、整流电路输出端分别与用于切换输出高频交流电或直流电的切换电路连接，切换电路输出端分别与电感演示支路、电容演示支路以及电阻参照支路连接。
[0007]
如上所述的一种新型感抗容抗演示器控制电路，其特征在于：转换电路包括有多谐振荡电路驱动模块，多谐振荡电路驱动模块的正极输入端通过开关s1与供电电源正极端连接，多谐振荡电路驱动模块的正负输入端与供电电源负极连接，多谐振荡电路驱动模块一输出端分别与电阻r1一端、场效应管q1栅极端连接，场效应管q1漏极端与高频变压器t的引脚1连接，电阻r1另一端、场效应管q1源极端分别与供电电源负极端连接，高频变压器t的引脚2通过开关s1与供电电源正极端连接，多谐振荡电路驱动模块另一输出端分别与电阻r2一端、场效应管q2栅极端连接，场效应管q2漏极端与高频变压器t的引脚3连接，电阻r2另一端、场效应管q2源极端分别与供电电源负极端连接，高频变压器t引脚4和引脚5作为转换电路输出端。
[0008]
如上所述的一种新型感抗容抗演示器控制电路，其特征在于：多谐振荡电路驱动模块的调节端连接有用于调节输出交流电频率的可调电位器rp。
[0009]
如上所述的一种新型感抗容抗演示器控制电路，其特征在于：整流电路为整流桥bd，切换电路为双刀双掷开关s2，整流桥bd两输入端分别与转换电路两输出端连接，开关s2引脚1与整流桥bd正极输出端连接，开关s2引脚2与整流桥bd负极输出端连接，开关s2引脚3
分别与电感演示支路一端、电容演示支路一端、电阻参照支路一端连接，开关s2引脚4分别与电感演示支路另一端、电容演示支路另一端、电阻参照支路另一端连接，开关s2引脚5与转换电路一输出端连接，开关s2引脚6与转换电路另一输出端连接。
[0010]
如上所述的一种新型感抗容抗演示器控制电路，其特征在于：电感演示支路为串联连接的第一灯泡和电感l。
[0011]
如上所述的一种新型感抗容抗演示器控制电路，其特征在于：电容演示支路为串联连接的第二灯泡和电容c。
[0012]
如上所述的一种新型感抗容抗演示器控制电路，其特征在于：电阻参照支路为串联连接的第三灯泡和电阻r3。
[0013]
如上所述的一种新型感抗容抗演示器控制电路，其特征在于：供电电源为锂电池。
[0014]
本实用新型的有益效果是：
[0015]
1、本实用新型通过设置由多谐振荡电路驱动模块、场效应管q1和q2、高频变压器t组成的用于将直流电转换为高频交流电的转换电路，实现了在某一频率工作时输出频率稳定的交流电，解决手摇式的灯泡忽明忽暗的问题，改善课堂教学效果，帮助学生更容易理解记忆物理现象。
[0016]
2、本实用新型多谐振荡电路驱动模块连接有用于调节输出交流电频率的可调电位器rp，通过可调电位器rp调节输出的交流电频率，解决了无法演示在高频率交流电的作用下观察电感、电容对交流电路所产生的影响。
[0017]
3、本实用新型通过锂电池供电，锂电池供电容量大，可以循环充电使用，且可长时间工作而不用充电。
[附图说明]
[0018]
图1为本实用新型电路结构图。
[具体实施方式]
[0019]
下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0020]
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
…
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本实用新型中涉及“优选”、“次优选”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“优选”、“次优选”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
[0021]
如图1所示，一种新型感抗容抗演示器控制电路包括有输出直流电的供电电源1，供电电源1顺次连接有开关s1、用于将直流电转换为高频交流电的转换电路2、将高频交流电转换为直流电的整流电路3，转换电路2输出端、整流电路3输出端分别与用于切换输出高频交流电或直流电的切换电路4连接，切换电路4输出端分别与电感演示支路5、电容演示支路6以及电阻参照支路7连接。演示操作时，闭合开关s1，供电电源1输出的直流电通过转换电路2后转换为高频交流电，高频交流电通过整流电路3后转换为直流电，操作人员可通过切换电路4向电感演示支路5、电容演示支路6以及电阻参照支路7切换为转换电路2输出高
频交流电或整流电路3输出的直流电，随后通过电感演示支路5、电容演示支路6以及电阻参照支路7演示感抗容抗的物理现象。
[0022]
如图1所示，转换电路2包括有多谐振荡电路驱动模块21，多谐振荡电路驱动模块21的正极输入端通过开关s1与供电电源1正极端连接，多谐振荡电路驱动模块21的正负输入端与供电电源1负极连接，多谐振荡电路驱动模块21一输出端分别与电阻r1一端、场效应管q1栅极端连接，场效应管q1漏极端与高频变压器t的引脚1连接，电阻r1另一端、场效应管q1源极端分别与供电电源1负极端连接，高频变压器t的引脚2通过开关s1与供电电源1正极端连接，多谐振荡电路驱动模块21另一输出端分别与电阻r2一端、场效应管q2栅极端连接，场效应管q2漏极端与高频变压器t的引脚3连接，电阻r2另一端、场效应管q2源极端分别与供电电源1负极端连接，高频变压器t引脚4和引脚5作为转换电路2输出端。其中高频变压器t的设置有两个20t的初级绕组线圈和一个10t的次级绕组线圈。
[0023]
如图1所示，多谐振荡电路驱动模块21的调节端连接有用于调节输出交流电频率的可调电位器rp。
[0024]
如图1所示，整流电路3为整流桥bd，切换电路4为双刀双掷开关s2，整流桥bd两输入端分别与转换电路2两输出端连接，开关s2引脚1与整流桥bd正极输出端连接，开关s2引脚2与整流桥bd负极输出端连接，开关s2引脚3分别与电感演示支路5一端、电容演示支路6一端、电阻参照支路7一端连接，开关s2引脚4分别与电感演示支路5另一端、电容演示支路6另一端、电阻参照支路7另一端连接，开关s2引脚5与转换电路2一输出端连接，开关s2引脚6与转换电路2另一输出端连接。
[0025]
如图1所示，供电电源1为三节锂电池，输出12v直流电。
[0026]
如图1所示，电感演示支路5为串联连接的第一灯泡和电感l；电容演示支路6为串联连接的第二灯泡和电容c；电阻参照支路7为串联连接的第三灯泡和电阻r3，各支路通过该支路的灯泡明亮程度进行演示。
[0027]
工作原理如下：闭合开关s1后，三节锂电池输出12v直流电，经过开关s1输入多谐振荡电路驱动模块21，多谐振荡电路驱动模块21两输出端分别向场效应管q1、场效应管q2输出控制信号，使得场效应管q1、场效应管q2交替导通，从而使高频变压器t的两个初级绕组线圈交替流过12v直流电，此过程中高频变压器t的磁芯会产生交替变化的高频磁场，并使高频变压器t的次级绕组线圈中感应产生约6v的高频交流电，该高频交流电一路与开关s2一连接端，该高频交流电另一路通过整流桥bd后与开关s2另一连接端连接，通过切换开关s2的连接端即可得到向电感演示支路5、电容演示支路6以及电阻参照支路7输出交流电或直流电，通过各支路中的灯泡明亮程度演示对应的物理现象，其中还可通过调节可调电位器rp从而调节输出交流电的频率。
[0028]
演示结果为：当切换开关s2拨到直流档时，串联在电容c上的第二灯泡不亮，串联在电感l上的第一灯泡与串联在电阻r3上的第三灯泡均发光。由此表明，电容具有“隔直流”的作用，电感具有“通直流”的作用；当切换开关s2拨到交流档时，串联在电容c上的第二灯泡发光，而且随着频率旋钮的调大，第二灯泡亮度逐渐变亮，说明电容具有“通交流”的作用，交流电的频率越高，电容对电流的阻碍作用越小，也就是说交流电的频率越高，电容的容抗越小。而观察串联在电感l上的第一灯泡发现，相比直流档，第一灯泡的亮度变暗了，说明电感具有“阻交流”的作用，而且随着频率的调大，第一灯泡变得越暗。说明频率越高，电
感对交流电的阻碍作用越大，也即是电感的感抗越大。而电阻r3所串联的第三灯泡组为对照组，无论在交流还是直流档，都具有阻碍作用，在交流电路中，频率调大、调小，小灯泡亮度均不变。
[0029]
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。