專利名稱：一種自感現象演示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種物理實驗裝置，尤其涉及一種自感現象演示裝置。
背景技術：
自感現象是一種特殊的電磁感應現象，它是由于線圈本身電流變化而引起的。流過線圈的電流發生變化，導致穿過線圈的磁通量發生變化而線圈中產生的自感電動勢，總是阻礙線圈中原來電流的變化，當原來電流在增大時，自感電動勢與原來電流方向相反；當原來電流減小時，自感電動勢與原來電流方向相同。因此，“自感”簡單地說，由于導體本身的電流發生變化而產生的電磁感應現象，叫做“自感現象”或“互感現象”。中學物理教學中的自感現象實驗，多用兩個燈泡顯示的電路來演示自感現象如圖 1所示。包括第一開關1、電池2、第一燈泡3、第二燈泡4、第二開關5與自感線圈6。首先斷開第二開關5，當第一開關1接通瞬間即可觀察到第一燈泡3發亮而第二燈泡4滯后。這是由于第二燈泡4和自感線圈6串聯，通電瞬間自感線圈6產生了自感電動勢，阻礙電流加強，所以第二燈泡4發亮滯后于第一燈泡3 ；當第二開關5合上后，在第一開關1斷開瞬間第一燈泡3突然亮了一下，比正常通電時還亮，這是因為斷電瞬間自感線圈6 產生自感電動勢，通過第一燈泡3放電，使第一燈泡3瞬間發出亮光。這種實驗裝置存在兩個缺點一是用兩個開關分別控制電路的兩個部分，分開顯示，很容易使學生產生通、斷電自感現象不同是因為電路相異產生的錯覺；二是燈泡的亮度不能顯示自感電動勢的方向，不利于學生掌握關于自感電動勢方向的重要概念。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種自感現象實驗裝置，方法直觀，便于在課堂進行實驗演示，物理意義清晰明確，效果好。本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的一種自感現象演示裝置，包括自感線圈6、第一發光二極管9、第二發光二極管 10、限流電阻、電池2與控制開關7 ；第一發光二極管9與第二發光二極管10并聯后與限流電阻串聯成顯示電路；且所述的第一發光二極管9與第二發光二極管10方向相反；電池2與控制開關7串聯成電源控制電路； 顯示電路、電源控制電路與自感線圈6三者并聯。所述的限流電阻采用滑線變阻器8。所述的第一發光二極管9與第二發光二極管10的發光顏色不同。所述的第一發光二極管9與第二發光二極管10的發光顏色包括紅色光、綠色光、 黃色光、藍色光或白色光。所述的第一發光二極管9與第二發光二極管10采用雙向變色發光的二極管。由上述本實用新型提供的技術方案可以看出，本實用新型所述的自感現象實驗裝置，由于采用第一發光二極管9與第二發光二極管10并聯，用同一開關控制，可以明確看出是同一自感線圈產生的自感現象，并且能顯示出自感電動勢的方向。方法直觀、效果好，物理意義清晰明確。
圖1為現有技術的自感現象演示裝置的電路原理示意圖；圖2為本實用新型所述的一種自感現象實驗裝置的電路示意圖。
具體實施方式
下面結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述。如圖2所示，本實用新型的一種自感現象演示裝置，包括自感線圈6、第一發光二極管9、第二發光二極管10、限流電阻、電池2與控制開關7 ；本例中，所述的限流電阻采用滑線變阻器8。阻值范圍為1-10歐姆。也可以直接采用一阻值為10歐姆的電阻。電路中電池2根據城要采用干電池即可。第一發光二極管9與第二發光二極管10并聯后與限流電阻串聯成顯示電路也就是與滑線變阻器8串聯成顯示電路；且所述的第一發光二極管9與第二發光二極管10方向相反；電池2與控制開關7串聯成電源控制電路；顯示電路、電源控制電路與自感線圈6三者并聯。為了更加明確的演示實驗，所述的第一發光二極管9與第二發光二極管10的發光顏色不同。兩發光二極管顏色包括紅色光或綠色光。發光二極管簡稱LED，采用砷化鎵、鎵鋁砷、和磷化鎵等材料制成，其內部結構為一個PN結，具有單向導電性。當在發光二極管PN結上加正向電壓時，PN結勢壘降低，載流子的擴散運動大于漂移運動，致使P區的空穴注入到N區，N區的電子注入到P區，這樣相互注入的空穴與電子相遇后會產生復合，復合時產生的能量大部分以光的形式出現，因此而發光。發光二極管在制作時，使用的材料有所不同，那么就可以發出不同顏色的光。發光二極管的發光顏色有紅色光、綠色光、黃色光、藍色光、白色光、紅外光等。本實用新型利用雙向布置的變色發光的二極管(LED)代替圖1中的小燈泡，第一發光二極管9與第二發光二極管10是兩只型號相同的雙向變色發光的二極管OEF313或 EF303)。自感線圈6采用學生電源設備中的電源變壓器低壓次級線圈(0-M伏檔，導線電阻約1-2歐姆)。使用LED作指示電路時，還應該串接限流電阻，該電阻的阻值大小應根據不同的使用電壓和LED所需工作電流來選擇。[0034]工作原理1、閉合電路控制開關7的瞬間，第一發光二極管9閃亮發光(如發紅光)，第二發光二極管10不亮。這說明自感線圈6中產生了自感電動勢，其極性和電源電動勢方向相反，對電流瞬間通過其阻礙作用，此時自感線圈6類似瞬間斷路狀態，電流經過第一發光二極管9、劃線變阻器8、電池2、控制開關7構成回路，使第一發光二極管9閃亮發光。電路穩定后，因自感線圈6電阻很小，兩端電壓太低，第一發光二極管9被短路，熄滅不發光了。2、斷開電路控制開關7的瞬間，第二發光二極管10閃亮發光(如發綠光)，第一發光二極管9不亮。這說明電路中還存在的電流是自感線圈6中自感電動勢產生的，其極性和電源電動勢方向相同，對電流瞬間起到加強作用，這時電流經過第二發光二極管10、劃線變阻器8、電池2、開關1構成回路，使第二發光二極管4閃亮發綠光。電路穩定后，第二發光二極管4熄滅不發光了。3、調換電源極性，重做上述實驗，可觀察到，閉合電路開關5的瞬間，第二發光二極管10閃亮發綠光；斷開電路開關5的瞬間，第一發光二極管9閃亮發紅光，和前述情況相反。本實用新型具有如下優點電路簡單，用一般實驗室現有元器件均可容易的組成；可靠性高，電源電壓低，劃線變阻器8起到限流保護作用；方法直觀、效果好，可以明確看出是同一自感線圈產生的自感現象，并且能顯示出自感電動勢的方向，物理意義清晰明確。以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種自感現象演示裝置，其特征在于，包括自感線圈(6)、第一發光二極管(9)、第二發光二極管(10)、限流電阻、電池⑵與控制開關(7)；第一發光二極管(9)與第二發光二極管(10)并聯后與限流電阻串聯成顯示電路；且所述的第一發光二極管(9)與第二發光二極管(10)方向相反；電池⑵與控制開關(7)串聯成電源控制電路；顯示電路、電源控制電路與自感線圈(6)三者并聯。
2.根據權利要求1所述的自感現象演示裝置，其特征在于，所述的限流電阻采用滑線變阻器⑶。
3.根據權利要求1或2所述的自感現象演示裝置，其特征在于，所述的第一發光二極管 (9)與第二發光二極管(10)的發光顏色不同。
4.根據權利要求3所述的自感現象演示裝置，其特征在于，所述的第一發光二極管(9) 與第二發光二極管(10)的發光顏色包括紅色光或綠色光。
5.根據權利要求3所述的自感現象演示裝置，其特征在于，所述的第一發光二極管(9) 與第二發光二極管(10)采用雙向變色發光的二極管。
專利摘要本實用新型實施例提供的一種自感現象演示裝置，包括自感線圈(6)、第一發光二極管(9)、第二發光二極管(10)、限流電阻、電池(2)與控制開關(7)；第一發光二極管(9)與第二發光二極管(10)并聯后與限流電阻串聯成顯示電路；且所述的第一發光二極管(9)與第二發光二極管(10)方向相反；電池(2)與控制開關(7)串聯成電源控制電路；顯示電路、電源控制電路與自感線圈(6)三者并聯。由于采用第一發光二極管(9)與第二發光二極管(10)并聯，用同一開關控制，可以明確看出是同一自感線圈產生的自感現象，并且能顯示出自感電動勢的方向。方法直觀、效果好，物理意義清晰明確。
文檔編號G09B23/18GK202230651SQ201120374449
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者張起祥, 陳可 申請人:湖州師范學院