“翻页式”、“抽屉式”结构型静电场电势演示仪,的制作方法
专利名称：“翻页式”、“抽屉式”结构型静电场电势演示仪,的制作方法
技术领域：
本实用新型属于物理教学演示仪特别是能快速、数字、直观演示静电场电势，这一极其重要的物理量的大小及电势值的诸多条规律。
静电场中的电势是物理学、电磁学、电子学等的最基本的概念之一，是重点概念，但很抽象，是突出的难点内容之一，因此学生学习时，特别感觉困难。
本实用新型申请日前《物理》教材内容中，论述电势概念时，是理论定义电势概念，为了让学生进一步理解，总是用类比法列举一些例子教学生去理解；在实验上，虽然有“描绘等势线”的实验，但所用实验器材是导电纸、电流计、探针等实验器材，用这些实验器材描绘等势线，只能定性地演示，但并不能真正定量地让学生看到电场中，某一点电势值的存在和它的大小，教师更不能用这一套实验快速、数字、直观、准确、稳定，在课堂中演示电势值的大小、正负，因此学生总觉困难。
本实用新型的目的，针对上述情况，根据人的认识规律，总从感到理性，从具体到抽象，因此，研制电的，用数码管显示技术，快速、直观、数字、准确、稳定、演示电场中各点电势值的大小和正、负值，使学生直观感觉到电场中各点确实存在着电势，而且有大小和正、负值，使抽象的电势概念具体化、直观化、数字化、化难为易，创新教学手段，提高教学效果，提高教学质量，本实用新型，在构思、设计上，是“翻页式”、“抽屉式”结构型静电场电势演示仪，可演示14个演示实验，把14个演示实验的实验结构与实验器材，高度集成化在一个手提箱式的箱体之内，14个演示实验的实验结构与实验器材，分成装置在像翻“书页”一样的四块电场板上，按演示实验需要，需要演示什么实验，就把装置在哪一块电场板上的实验结构、实验器材，像翻“书页”一样打开，做演示实验。
为了让每一个演示实验都让学生观察得很清楚，四块电场板像“抽屉”一样抽到箱体门前演示，但又不掉出来，演示完毕，又像推“抽屉”一样推进去，关上箱门、手提轻便携带。本实用新型演示电场电势值及电势值规律高达14个演示实验时，每一个演示实验都能快速、数字、直观、准确、性能稳定演示，成功率都是100％，本实验新型、构思、设计14个演示实验的结构及实验器材、相互联结，布局新颖、科学，实验器材不会散落、教师和教辅人员，几乎不需要准备演示实验的时间，结构简美，演示实验快速、方便，重量轻，手提携带轻便，制作材料易得，一般工厂可加工制造，成本较低，应用范围国内外初中、高中、中专、大专、大学、《物理》、《化学》、《劳技》、《科普讲座》。需求量很大，经济效益很高。
本实用新型的目的是这样实现的，由数码管表头，探针、电场块、电源、手提箱体所组成。
所述数码管表头1图，它有四只0.8英寸的数码管，装配而成数码管表头I，它具有电压表头功能，内阻很高，性能稳定，灵敏度高，耗电量极少，市场上有合格产品购买。所述探针从数码管表头引出两个探针，黑色探针3在电场中是定零电势点的，红色探针4，在电场中是测量各点电势值的大小和正、负值的，测试范围-1.5V～1.5V，测试前，四只数码管都显示“0.0.0”、测试时，假设电场中某点电势值是1.2V，则数码管显示1.2V，若另一点电势值是-0.8V，则数码管显示“-0.8V”。
所述电场板它由点电荷电场板图2、电偶极子电场板图4、匀强电场板图5、电场中的导体电场板图6组成；所述有流电源；为了重量轻，结构简美，满足演示实验效果，选用、电源是4.5伏的数码管表头，由3节1.5V的1号干电池供电，使用时间很长，每一块电场板的电源用1.5V的，1节5号干电池，使用时间长。
所述手提箱体外形规格11×28×38cm3，能把14个实验的结构及实验器材高度集成于箱体之内，结构简美，手提轻便，演示操作极其快速方便。
这种装置可以达到本实用新型的研制目的。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1，是数码管测试结构示图图2，是点电荷电场板演示静电场电势值及电势值规律的结构及基本原理图。
图3，是点电荷电场板演示电场电势值及电势值规律的结构及实验器材装配图。
图4，是电偶极子电场板演示静电场电势值及电势值规律的图。
图5，是匀强电场板演示电场电势值及电势值规律的图。
图6，是电场中的导体电场板演示等势体的图。
图7，是“翻页式”电场板连接图。
图8，是电场版“翻页式”、“抽屉式”结构示图。
图9，是电源线连接图。
图10，是本实用新型结构整体简图本实用新型的基本原理是该理论结论在人民教育出版社物理室编，人民教育出版社出版，1996年4月湖北第5次印刷的，高级中学课本，物理第三册(进修)，第286页里，有此基本原理“直接描绘电场中的等势线是相当困难的，由于静电场和稳恒电流遵循的规律相似，这里是根据静电场与稳恒电流遵循的规律相拟用导电纸上形成的电流场模拟静电场来做实验的”。本实用新型的基本原理也是用导电纸上形成的稳恒电流场模拟静电场来演示静电场的电势值及电势规律的。
本实用新型用模拟法测量点电荷静电场电势值及电势值规律的装配图是图2，绝缘底板5是一块厚3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板。用白乳胶等胶粘剂把一块半径是7cm的圆形导电纸6(或腾印纸或喷上一层均匀的，薄的碳粉的薄膜)粘贴在绝缘底板5的面上，然而把一个半径是6.5cm的金属圆环T，放在导电纸6的上面，金属圆环T与绝缘底板5用螺丝紧固，金属圆环7与导电纸6接触良好。在绝缘缘底板5的下端安装一个放1节5号电池的电池盒8，从电池盒8的一端，引一段导线与金属圆环7圆心处的接线柱9相连接。接线柱9与导电纸6接触良好，电池盒8的另一端引出一段导线与金属圆环7连接。
把一只电压1.5V的1节5号电池的“+”极，模拟接线柱9带正点电荷，金属圆环7是5号是池的“-”极，金属圆环7在本实验装置里是模拟金属圆环7距正点电荷9在无穷远处，物理学理论是距点电荷无穷近处的电势是零电势，因此本实验装置里金属圆环7的电势是零电势。导电纸 6其特性是电阻大，可导电。电流从圆心9处沿径向稳恒地流向金属圆环7。在导电纸6上存在一个场强方向沿径向，状如辐射状的圆形的稳恒电流场，这个稳恒电流场的模型跟正点电荷产生的静电场模型完全相拟，这两个电场的电势值及电势值的规律也完全相拟，因此，用仪器把稳恒电流场的电势值及电势值的规律测出来了，则正电荷静电场的电势值及电势值规律也就模拟出来了，本实用新型为了使肉眼直接观察到电势值的大小，把
图1的结构和图2的结构结合起装置成图3的结构。黑色探针3接触金属圆环7，模拟零电势选定在电场外无穷远处；红色探针4与导电纸A点接触，如果数码管1显示+0.8V，则该稳恒电流场A点的电势值就是+0.8V，根据静电场和稳恒电流场遵循的规律相似，则+0.8V可当作正点电荷静电场A点电势的模拟值。
本实用新型用模拟法则量电偶极于静电场电势值及电势值规律的装配图是图4；绝缘底板9l，也是一块厚3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板，导电纸10也是用白乳胶粘贴在绝缘底板10面上，放1节5号干电池的电池盒11，也是安装在绝缘底板91的下端，从电池盒11两端引出来的两段导线分别与接线柱12、13连接，两个接线柱12、13与导电纸接触都良好，把1节1.5V的5号干电池装在电池盒11里，在导电纸上存在一个电偶极子稳恒电流场，这个稳恒电流场模型跟正、负点电荷静电场模拟完全相似，用黑色探针3与电偶极子连线的中垂线0点接触。本实验零电势点定在0点(注根据理论，0点电势值的代数和Uo=K+QV+K-QV=0]]>)红色探针4接触B点，如果数码管I显示+0.6V，则稳恒电流场B点电势就是+0.6V，+0.6V可当作电偶极子静电场B点电势的模拟值。
本实用新型用模拟法测量匀强电场电势值及电势值规律的结构图是图5。绝缘底板14也是一块厚3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板，导电纸15也是用白乳胶等粘贴在绝缘底板14的面上，2条相同的金属条16，17放在导电纸15的上面，上下对齐，相互平行，间距适中，都用螺丝紧固在绝缘底板14上，2条金属条16，17都与导电纸15接触良好，装1节1.5V的5号干电池的电池盒18也安装在绝缘底板14的下端，从电池盒18的两端引出来的2根导线分别与2条金属条16，17连接，当把1节电压为1.5V5号的干电池装进电池盒18时，电流从金属条17稳恒地流向金属条16，在金属条17和金属条16之间的导电纸上，存在一个匀强稳恒电流场，这个稳恒电流场模型跟带电平行板电容器两极板之间的匀强静电场模型完全相似，红色探针4与C点接触，如果数码管显示+0.95V，则稳恒电流场C点电势是+0.95V，+0.95V同样可当作匀强电场的模拟值。
本实用新型用模拟法测量“电场中的导体，当静电平衡时，导体是一个等势体”的结构图是图6，绝缘底板19也是厚3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板。导电纸20也是用白乳胶等粘济粘贴在绝缘底板19的板面上，接线柱23，24紧固在绝缘底板19上，分别与导电纸20接触良好，有底的圆环导体21放在导电纸20的上面，它与绝缘底板19用螺丝紧固，导体21与导电纸20接触良好。
装1节的5号干电池电池盒22，也是安装在绝缘底板19的下端，从电池盒22两端引出2根导线分别与接线柱23，24连接，把1节1.5V的5号干电池装在电池盒22内，稳恒电流从正极流向负极，接线柱23与接线柱24之间有一个稳恒电流场，导体21处于这个稳恒电流场中，定零电势的黑表笔探针3与D点接触，测量电势值的红色探针4测量导体21上的各点电势值，如果数码管都显示+0.14V，则导体就是一个等势体，本实验用模拟法验证了“电场中的导体，在静电平衡时，导体是一个等势体”这一规律。
图7是把图2结构中的绝缘底板5和图4结构中的绝缘底板91，用安装窗户门用的两个金属活页25，26连接起来的结构简图。其作用是当图2结构上面的所有演示实验演示完毕之后，把图2结构中的一块绝缘底板5像“翻书页”一样的把它翻过去，使图4结构的实验装置表现在学生的眼前，教师再对图4的实验装置向学生进行演示，同样，图5结构中的绝缘底板1 4和图4结构中的缘底板9l也用活页连接，当图4结构中的实验装置的所有演示实验全部演示完毕之后，把图4结构中的绝缘底板91也像“翻书页”一样翻过去，使图5结构中的实验装置做演示实验。依此类推，直至最后图6结构中的实验装置的所有演示实验全部演示完毕，收藏时，把4块低板像“合书页”一样合笼在一起，使全部实验器材高度集成于箱内容装，体积小，重量轻，提携与操作极方便。这就是本实用新型“翻页式”结构型结构。
图8是图2，图4，图5，图6结构中实验装置中绝缘底板5，91，14，19“翻页式”结构型，四块绝缘底板上、下对齐，左右对齐规范，结构简美，最后一块绝缘底板19与一块“”型的薄的强度适合的金属板27紧固在一起，四块绝缘底板处于立式平稳状态，做演示实验时，四块底板与“”型金属板27一起像拉“抽屉”一样，拉到箱体前门的前面，使每一块底板上的实验装置做演示实验的使每一个实验现象，学生肉眼都能观察清楚，包括最后一块绝缘底板19上的实验装置做的演示实验在内。
实验完毕之后，四块绝缘底板像合书页一样合笼来，然后把四块底板与“”型金属板27像推“抽屉”一样，一起推进箱体内，这是“抽屉式”结构型，最后断开电源开关，关上箱门手提携带。
图9，是数码管表头的工作电源2是3节，1.5V的1号电池串联总电压4.5V和四块电场板的电源，都是1节1.5V的5号干电池的电路图，所有电源都共一个双刀掷微型28开关，使每一个操作步验都极其方便。
图10，是本实用新型的“翻页式”、“抽屉式”结构型静电场电势演示演整体结构简图。数码管表头I、电源2、黑色探针3、红色探针4，绝缘底板5、导电纸66，金属园环7，“翻页式”结构型四块的电场板的绝缘底板5、91、14、19，重合了；“抽屉式”结构型型全属板27，固定在电场板绝缘底板下端的装1节的，1.5V的5号干电池盒8，双刀双掷微型电源开关28，手提式箱体29。效果第一，具有新颖性，至申请日之前，在国内尚未公开使用过该类型的“翻页式”，“抽屉式”结构型静电场电势演示仪第二，具有创造性，申请日以前，讲授电势重要物量时，总是从理论到理论，或者用对此法教学生去理解电势的概念，在描绘电场中等势线时，长期停留在用电流计、探针、导电纸、电池等器材用模拟方法描绘稳恒电流场中的等势线，这一模拟结果替代静态电场中的等势线，但直观效果较差，操作不简单，器材散落，更不能快速、数字、直观、准确稳定演示电势值的大小正负值和直观演直流电势值的规律。
本实用新型具有新颖性，数码管能快速、数字、直观、准确稳定演示电场中各点电势值的大小，正负值使抽象的凝拟不存在的难以思考难以理解的电势概念直观化、数字化、具体化。能快速、直观、准确、稳定验证(或描绘)电场中电势值变化的规律及等势线模型。
本实用新型构思极其巧妙，结构极其科学新颖，把高达14个演示实验装置高度集成一个手提箱式之内。把高达14个演示实验装置分成装置在四块电场板之上，演示时，又像“翻书页”一样的，做完了几个演示实验后，翻一块电场板，本实用新型设计的“抽屉式”结构演示任何实验时，都能把该实验装置抽到箱体的前门门前来，但又不会掉出来，保证每个学生对任何一个实验都能观察得很清楚。演示实验做完之后，四块电场板像“合书页”一样合笼来，然后像抽屉一样把四块电场板推进去，高度集成于一个11×28×38cm3的手提箱内，所有实验器材都不散落，所有电源都由一个双刀双掷微型开关控制，实验操作极其简便，打开箱门，内部看不见一条连接导线(都走暗线)。无论箱体外表或箱内演示面都很简美，能大大提高学生观察实验演示现象的效果，整体重量轻，手提携带非常方便，教师和教辅人员几乎不需要准备演示实验的时间。
第三，具有实用性1、利用图3结构实验装置，能快速、数字、直观演示“正电荷电场中各点电势都有一定的大、小、正、负”。抽象电势数字化、直观化、具体化。
2、能快速、数字、直观、稳定、验证“正电荷电场中各点电势值都是正值”这一规律。
3、能快速、数字、直观、稳定、验证“电场中某一点电势的大小是相对的，零电势选在不同的点，该点电势大小不同”这一规律。
4、把电池盒8内的1节5号干电池调换一个头，再装入电池盒8内，能快速、数字、直观验证“负电荷电场中各点电势值都是负值”这一规律。
5、快速、数字、直观验证<或描绘>“点电荷电场中，等势线(面)的模型，是以点电荷为园心的一簇同心园(球面)”这一规律。
6、利用图4结构实验装置，能快速、数字、稳定、直观验证<或描绘>电偶极子电场中等势线模型，跟《物理》教材里电偶极子等势线模型完全相似。
7、利用图5结构实验装置能快速、数字、稳定、直观验证<或描绘>“匀强电场中，等势线(面)模型是一簇相互平行的直线(面)”这一规律。
8、还能快速、数字、直观、稳定验证“沿场强方向是电势降落最快的方向”这一规律。
9、利用图6能快速、数字、稳定、直观验证“电场中的导体，当静电平衡时，导体是一个等势体”这一物理规律。
10、本实用新型，由于数码管内阻很高，能快速、数字直观测量通电电解电容器两极板电势差的大小及带电“十”“一”极性。
11、能快速、数字、直观精确测判直流电桥是否平衡。
12、在演示电磁感应现象实验里，能快速，数字直观，准确地测量感生电动势的最大值及感生电动势的方向。
13、能快速，数字、直观、测判物体是否是导体或绝缘体，<应用于《物理劳技》、《科普讲讲座》14、能快速、数字、直观、测判液体是否是电解质溶液<化学实验>
以上实验教师及教辅人员几乎不需多少准备实验的时间，每个演示实验成功率都是100％，实验器材易购买，制造容易<普通车、钻铣、冲、锯床、木工、焊接技术>成本较低。
本实用新型，国内首台雏型样机近日已试制成功了，完全能实现本实用新型的一切设计要求。(雏型样机末公开)本实用新型，国内，外初中《物理》、《劳动技术》、《化学》高中、中专《物理》、《化学》大专、大学《普通物理》实验室数量无法统计，需求量无法统计，经济效益无法统计。
权利要求1.一种“翻页式”、“抽屉式”静电场电势演示仪，由数码管表头、探针、电场板、直流电源、箱体，顺序地按电的、“翻页式”、“抽屉式”构造连接，其特征是所述数码管表头(1)由四只0.8英寸的数码管，电路结构具有电压表头的功能，直流电源电压(2)4.5伏，所述探针是数码管表(1)头引出两个探针(3)、(4)，测试电势差范围-1.5V～1.5V，所述电场板点电荷电场板的结构是绝缘底板(5)厚3mm长20cm，宽17cm的绝缘板，用胶粘剂把一块半径是7cm的圆形导电纸(6)(或腾印纸，或喷上一层均匀的、薄的碳粉薄膜)，粘贴在绝缘底板(5)的板面上，把一个半径是6.5cm的金属圆环7，放在导电纸(6)的上面用螺丝紧固，金属圆环7与绝缘底板(5)用螺丝紧固，金属圆环7与导电纸6接触良好，从电池盒(8)内与电池“+”极接触的一端引一段导线，与金属圆环7圆心处的接线柱(9)相连接，接线柱9与导电纸6接触良好，电池盒(8)内与电池“一”极接触的一端，引一段导线与金属圆环7接连；电偶极子电场板的结构绝缘纸板(91)也是厚3mm长20cm宽17cm的绝缘板，用胶粘剂把导电纸(10)粘贴在绝缘底板(91)的面板上，有两个有一定间距的接线柱(12)、(13)与导电纸接触良好，装1节1.5V的5号干电池的电池盒(11)安装在绝缘底板(91)的下端、电池盒(11)接电池“+”极和“-”极的两端分别引两段导线，分别与两个接线柱(12)、(13)连接；匀强电场板的结构绝缘底板(14)，厚度3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板，用胶粘剂把导电纸(15)粘贴在绝缘底板(14)的板面上，在导电纸上，安装两根金属条(16)、(17)，两根金属条(16)、(17)上下对齐、相互平行、间距适中，两根金属条(16)、(17)都与导电纸接触良好，装一节1.5V的5号干电池的电池盒(18)，固定在绝缘底板(14)的下端，电池盒(18)接电池“+”、“-”极的两端，分别引两段导线，分别跟两根金属条(16)、(17)连接；电场中的导体电场板的结构绝缘底板(19)也是厚3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板，用胶粘剂把导电纸(20)粘贴在绝缘底板(19)的板面上，在导电纸上，固定两个接线柱(23)、(24)，在绝缘底板上(19)的板面上两个接线柱(23)、(24)跟导线纸(20)接触良好，在两个接线柱之间，放置一个有底的圆环导体(21)，用螺丝把圆环导体(21)紧固在绝缘底板(19)的板上面，圆环导体(21)与导电纸接触良好，装一节1.5V的5号干电池的电池盒(22)，也安装在绝缘底板(19)的下端，电池盒(22)接触电池“+”、“-”极的两端，分别引两段导线，分别跟两个接线柱(23)、(24)连接；第一块点电荷电场板的绝缘底板(5)和第二块电偶极子电场板的绝缘底板(91)上下对齐，用安装窗户门的两个活页(25)、(26)装订连起来，使绝缘底板(5)和绝缘底板(91)，既可以像“翻书页”一样打开，也可以像“合书页”一样合拢；然后第二块绝缘底板(91)和第三块绝缘底板(14)也上下对齐，也用两个活页装订连起来；第三块绝缘底板(14)和第四块绝缘底板(19)也上下对齐。也用两个活页连起来，四块绝缘底板(5)、(91)、(14)、(19)构成“翻页式”结构型，每一块电场板像“翻书页”一样既可以打开，也可以合拢，“翻页式”结构型的四块底板(5)、(91)、 (14)、(19)中最后面的第四块绝缘底板(19)与它后面的L型的金属板(27)上下左右对称地固定在一起，构成“抽屉式”结构型，本实用新型演示时，能把四块电场板像抽“抽屉”一样一起抽到箱体门前面来，但不掉出来，演示完毕，把四块电场板合拢，像推“抽屉”一样一起推进箱体(29)内收藏；所述直流电源，数码管表头(1)用3节1号干电池供电，共4.5V四块电场板分别都用1节1.5V的5号干电池供电，所有电源都共用一个双刀双掷微型开关控制；所述箱体(29)是手提箱式箱体，外形尺寸是38cm×28cm×11cm，数码管表头(1)、探针(3)、(4)、四块“翻页式”电场板(5)、(91)、(14)、(19)、L型金属板(27)暨组成“抽屉式”结构型、直流电源(2)、(8)、(11)、(16)、(18)、 (22)装置在手提箱体(29)内，所有零件、实验器材、箱体相互联结，不分离散落，构成简轻美整体，打开箱门，拨通一个4.5V和1.5V的共用电池电源开关(28)，几分钟内，能快速、“+”“-”数字、直观、准确、稳定、操作简便演示静电场电势正负大小值及电势规律等14个演示实验。
专利摘要本实用新型是一种电子演示仪特别是一种“翻页式”,“抽屉式”结构型静电场电势演示仪。它由数码管表头(1)和两个探钟(3)、(4),四块“翻页式”电场板(5)、(91)、(14)、(19)与L型金属板(27)暨组成“抽屉式”结构型,装置在一个手提箱体(29)内,零件,实验器材,箱体相互联结,构成简轻美整体,拨通一个4.5V和一个1.5V的电池电源开关(28)。几分钟内,能快速、数字、直观、准确、稳定、操作简便,演示静电场电势正负大小值及电势值规律等14个演示实验。
文档编号G09B23/00GK2485734SQ0121276
公开日2002年4月10日 申请日期2001年3月16日 优先权日2001年3月16日
发明者陈楚南, 陈华林, 陈肖华 申请人:陈楚南, 陈华林, 陈肖华
技术领域：
本实用新型属于物理教学演示仪特别是能快速、数字、直观演示静电场电势，这一极其重要的物理量的大小及电势值的诸多条规律。
静电场中的电势是物理学、电磁学、电子学等的最基本的概念之一，是重点概念，但很抽象，是突出的难点内容之一，因此学生学习时，特别感觉困难。
本实用新型申请日前《物理》教材内容中，论述电势概念时，是理论定义电势概念，为了让学生进一步理解，总是用类比法列举一些例子教学生去理解；在实验上，虽然有“描绘等势线”的实验，但所用实验器材是导电纸、电流计、探针等实验器材，用这些实验器材描绘等势线，只能定性地演示，但并不能真正定量地让学生看到电场中，某一点电势值的存在和它的大小，教师更不能用这一套实验快速、数字、直观、准确、稳定，在课堂中演示电势值的大小、正负，因此学生总觉困难。
本实用新型的目的，针对上述情况，根据人的认识规律，总从感到理性，从具体到抽象，因此，研制电的，用数码管显示技术，快速、直观、数字、准确、稳定、演示电场中各点电势值的大小和正、负值，使学生直观感觉到电场中各点确实存在着电势，而且有大小和正、负值，使抽象的电势概念具体化、直观化、数字化、化难为易，创新教学手段，提高教学效果，提高教学质量，本实用新型，在构思、设计上，是“翻页式”、“抽屉式”结构型静电场电势演示仪，可演示14个演示实验，把14个演示实验的实验结构与实验器材，高度集成化在一个手提箱式的箱体之内，14个演示实验的实验结构与实验器材，分成装置在像翻“书页”一样的四块电场板上，按演示实验需要，需要演示什么实验，就把装置在哪一块电场板上的实验结构、实验器材，像翻“书页”一样打开，做演示实验。
为了让每一个演示实验都让学生观察得很清楚，四块电场板像“抽屉”一样抽到箱体门前演示，但又不掉出来，演示完毕，又像推“抽屉”一样推进去，关上箱门、手提轻便携带。本实用新型演示电场电势值及电势值规律高达14个演示实验时，每一个演示实验都能快速、数字、直观、准确、性能稳定演示，成功率都是100％，本实验新型、构思、设计14个演示实验的结构及实验器材、相互联结，布局新颖、科学，实验器材不会散落、教师和教辅人员，几乎不需要准备演示实验的时间，结构简美，演示实验快速、方便，重量轻，手提携带轻便，制作材料易得，一般工厂可加工制造，成本较低，应用范围国内外初中、高中、中专、大专、大学、《物理》、《化学》、《劳技》、《科普讲座》。需求量很大，经济效益很高。
本实用新型的目的是这样实现的，由数码管表头，探针、电场块、电源、手提箱体所组成。
所述数码管表头1图，它有四只0.8英寸的数码管，装配而成数码管表头I，它具有电压表头功能，内阻很高，性能稳定，灵敏度高，耗电量极少，市场上有合格产品购买。所述探针从数码管表头引出两个探针，黑色探针3在电场中是定零电势点的，红色探针4，在电场中是测量各点电势值的大小和正、负值的，测试范围-1.5V～1.5V，测试前，四只数码管都显示“0.0.0”、测试时，假设电场中某点电势值是1.2V，则数码管显示1.2V，若另一点电势值是-0.8V，则数码管显示“-0.8V”。
所述电场板它由点电荷电场板图2、电偶极子电场板图4、匀强电场板图5、电场中的导体电场板图6组成；所述有流电源；为了重量轻，结构简美，满足演示实验效果，选用、电源是4.5伏的数码管表头，由3节1.5V的1号干电池供电，使用时间很长，每一块电场板的电源用1.5V的，1节5号干电池，使用时间长。
所述手提箱体外形规格11×28×38cm3，能把14个实验的结构及实验器材高度集成于箱体之内，结构简美，手提轻便，演示操作极其快速方便。
这种装置可以达到本实用新型的研制目的。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1，是数码管测试结构示图图2，是点电荷电场板演示静电场电势值及电势值规律的结构及基本原理图。
图3，是点电荷电场板演示电场电势值及电势值规律的结构及实验器材装配图。
图4，是电偶极子电场板演示静电场电势值及电势值规律的图。
图5，是匀强电场板演示电场电势值及电势值规律的图。
图6，是电场中的导体电场板演示等势体的图。
图7，是“翻页式”电场板连接图。
图8，是电场版“翻页式”、“抽屉式”结构示图。
图9，是电源线连接图。
图10，是本实用新型结构整体简图本实用新型的基本原理是该理论结论在人民教育出版社物理室编，人民教育出版社出版，1996年4月湖北第5次印刷的，高级中学课本，物理第三册(进修)，第286页里，有此基本原理“直接描绘电场中的等势线是相当困难的，由于静电场和稳恒电流遵循的规律相似，这里是根据静电场与稳恒电流遵循的规律相拟用导电纸上形成的电流场模拟静电场来做实验的”。本实用新型的基本原理也是用导电纸上形成的稳恒电流场模拟静电场来演示静电场的电势值及电势规律的。
本实用新型用模拟法测量点电荷静电场电势值及电势值规律的装配图是图2，绝缘底板5是一块厚3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板。用白乳胶等胶粘剂把一块半径是7cm的圆形导电纸6(或腾印纸或喷上一层均匀的，薄的碳粉的薄膜)粘贴在绝缘底板5的面上，然而把一个半径是6.5cm的金属圆环T，放在导电纸6的上面，金属圆环T与绝缘底板5用螺丝紧固，金属圆环7与导电纸6接触良好。在绝缘缘底板5的下端安装一个放1节5号电池的电池盒8，从电池盒8的一端，引一段导线与金属圆环7圆心处的接线柱9相连接。接线柱9与导电纸6接触良好，电池盒8的另一端引出一段导线与金属圆环7连接。
把一只电压1.5V的1节5号电池的“+”极，模拟接线柱9带正点电荷，金属圆环7是5号是池的“-”极，金属圆环7在本实验装置里是模拟金属圆环7距正点电荷9在无穷远处，物理学理论是距点电荷无穷近处的电势是零电势，因此本实验装置里金属圆环7的电势是零电势。导电纸 6其特性是电阻大，可导电。电流从圆心9处沿径向稳恒地流向金属圆环7。在导电纸6上存在一个场强方向沿径向，状如辐射状的圆形的稳恒电流场，这个稳恒电流场的模型跟正点电荷产生的静电场模型完全相拟，这两个电场的电势值及电势值的规律也完全相拟，因此，用仪器把稳恒电流场的电势值及电势值的规律测出来了，则正电荷静电场的电势值及电势值规律也就模拟出来了，本实用新型为了使肉眼直接观察到电势值的大小，把
图1的结构和图2的结构结合起装置成图3的结构。黑色探针3接触金属圆环7，模拟零电势选定在电场外无穷远处；红色探针4与导电纸A点接触，如果数码管1显示+0.8V，则该稳恒电流场A点的电势值就是+0.8V，根据静电场和稳恒电流场遵循的规律相似，则+0.8V可当作正点电荷静电场A点电势的模拟值。
本实用新型用模拟法则量电偶极于静电场电势值及电势值规律的装配图是图4；绝缘底板9l，也是一块厚3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板，导电纸10也是用白乳胶粘贴在绝缘底板10面上，放1节5号干电池的电池盒11，也是安装在绝缘底板91的下端，从电池盒11两端引出来的两段导线分别与接线柱12、13连接，两个接线柱12、13与导电纸接触都良好，把1节1.5V的5号干电池装在电池盒11里，在导电纸上存在一个电偶极子稳恒电流场，这个稳恒电流场模型跟正、负点电荷静电场模拟完全相似，用黑色探针3与电偶极子连线的中垂线0点接触。本实验零电势点定在0点(注根据理论，0点电势值的代数和Uo=K+QV+K-QV=0]]>)红色探针4接触B点，如果数码管I显示+0.6V，则稳恒电流场B点电势就是+0.6V，+0.6V可当作电偶极子静电场B点电势的模拟值。
本实用新型用模拟法测量匀强电场电势值及电势值规律的结构图是图5。绝缘底板14也是一块厚3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板，导电纸15也是用白乳胶等粘贴在绝缘底板14的面上，2条相同的金属条16，17放在导电纸15的上面，上下对齐，相互平行，间距适中，都用螺丝紧固在绝缘底板14上，2条金属条16，17都与导电纸15接触良好，装1节1.5V的5号干电池的电池盒18也安装在绝缘底板14的下端，从电池盒18的两端引出来的2根导线分别与2条金属条16，17连接，当把1节电压为1.5V5号的干电池装进电池盒18时，电流从金属条17稳恒地流向金属条16，在金属条17和金属条16之间的导电纸上，存在一个匀强稳恒电流场，这个稳恒电流场模型跟带电平行板电容器两极板之间的匀强静电场模型完全相似，红色探针4与C点接触，如果数码管显示+0.95V，则稳恒电流场C点电势是+0.95V，+0.95V同样可当作匀强电场的模拟值。
本实用新型用模拟法测量“电场中的导体，当静电平衡时，导体是一个等势体”的结构图是图6，绝缘底板19也是厚3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板。导电纸20也是用白乳胶等粘济粘贴在绝缘底板19的板面上，接线柱23，24紧固在绝缘底板19上，分别与导电纸20接触良好，有底的圆环导体21放在导电纸20的上面，它与绝缘底板19用螺丝紧固，导体21与导电纸20接触良好。
装1节的5号干电池电池盒22，也是安装在绝缘底板19的下端，从电池盒22两端引出2根导线分别与接线柱23，24连接，把1节1.5V的5号干电池装在电池盒22内，稳恒电流从正极流向负极，接线柱23与接线柱24之间有一个稳恒电流场，导体21处于这个稳恒电流场中，定零电势的黑表笔探针3与D点接触，测量电势值的红色探针4测量导体21上的各点电势值，如果数码管都显示+0.14V，则导体就是一个等势体，本实验用模拟法验证了“电场中的导体，在静电平衡时，导体是一个等势体”这一规律。
图7是把图2结构中的绝缘底板5和图4结构中的绝缘底板91，用安装窗户门用的两个金属活页25，26连接起来的结构简图。其作用是当图2结构上面的所有演示实验演示完毕之后，把图2结构中的一块绝缘底板5像“翻书页”一样的把它翻过去，使图4结构的实验装置表现在学生的眼前，教师再对图4的实验装置向学生进行演示，同样，图5结构中的绝缘底板1 4和图4结构中的缘底板9l也用活页连接，当图4结构中的实验装置的所有演示实验全部演示完毕之后，把图4结构中的绝缘底板91也像“翻书页”一样翻过去，使图5结构中的实验装置做演示实验。依此类推，直至最后图6结构中的实验装置的所有演示实验全部演示完毕，收藏时，把4块低板像“合书页”一样合笼在一起，使全部实验器材高度集成于箱内容装，体积小，重量轻，提携与操作极方便。这就是本实用新型“翻页式”结构型结构。
图8是图2，图4，图5，图6结构中实验装置中绝缘底板5，91，14，19“翻页式”结构型，四块绝缘底板上、下对齐，左右对齐规范，结构简美，最后一块绝缘底板19与一块“”型的薄的强度适合的金属板27紧固在一起，四块绝缘底板处于立式平稳状态，做演示实验时，四块底板与“”型金属板27一起像拉“抽屉”一样，拉到箱体前门的前面，使每一块底板上的实验装置做演示实验的使每一个实验现象，学生肉眼都能观察清楚，包括最后一块绝缘底板19上的实验装置做的演示实验在内。
实验完毕之后，四块绝缘底板像合书页一样合笼来，然后把四块底板与“”型金属板27像推“抽屉”一样，一起推进箱体内，这是“抽屉式”结构型，最后断开电源开关，关上箱门手提携带。
图9，是数码管表头的工作电源2是3节，1.5V的1号电池串联总电压4.5V和四块电场板的电源，都是1节1.5V的5号干电池的电路图，所有电源都共一个双刀掷微型28开关，使每一个操作步验都极其方便。
图10，是本实用新型的“翻页式”、“抽屉式”结构型静电场电势演示演整体结构简图。数码管表头I、电源2、黑色探针3、红色探针4，绝缘底板5、导电纸66，金属园环7，“翻页式”结构型四块的电场板的绝缘底板5、91、14、19，重合了；“抽屉式”结构型型全属板27，固定在电场板绝缘底板下端的装1节的，1.5V的5号干电池盒8，双刀双掷微型电源开关28，手提式箱体29。效果第一，具有新颖性，至申请日之前，在国内尚未公开使用过该类型的“翻页式”，“抽屉式”结构型静电场电势演示仪第二，具有创造性，申请日以前，讲授电势重要物量时，总是从理论到理论，或者用对此法教学生去理解电势的概念，在描绘电场中等势线时，长期停留在用电流计、探针、导电纸、电池等器材用模拟方法描绘稳恒电流场中的等势线，这一模拟结果替代静态电场中的等势线，但直观效果较差，操作不简单，器材散落，更不能快速、数字、直观、准确稳定演示电势值的大小正负值和直观演直流电势值的规律。
本实用新型具有新颖性，数码管能快速、数字、直观、准确稳定演示电场中各点电势值的大小，正负值使抽象的凝拟不存在的难以思考难以理解的电势概念直观化、数字化、具体化。能快速、直观、准确、稳定验证(或描绘)电场中电势值变化的规律及等势线模型。
本实用新型构思极其巧妙，结构极其科学新颖，把高达14个演示实验装置高度集成一个手提箱式之内。把高达14个演示实验装置分成装置在四块电场板之上，演示时，又像“翻书页”一样的，做完了几个演示实验后，翻一块电场板，本实用新型设计的“抽屉式”结构演示任何实验时，都能把该实验装置抽到箱体的前门门前来，但又不会掉出来，保证每个学生对任何一个实验都能观察得很清楚。演示实验做完之后，四块电场板像“合书页”一样合笼来，然后像抽屉一样把四块电场板推进去，高度集成于一个11×28×38cm3的手提箱内，所有实验器材都不散落，所有电源都由一个双刀双掷微型开关控制，实验操作极其简便，打开箱门，内部看不见一条连接导线(都走暗线)。无论箱体外表或箱内演示面都很简美，能大大提高学生观察实验演示现象的效果，整体重量轻，手提携带非常方便，教师和教辅人员几乎不需要准备演示实验的时间。
第三，具有实用性1、利用图3结构实验装置，能快速、数字、直观演示“正电荷电场中各点电势都有一定的大、小、正、负”。抽象电势数字化、直观化、具体化。
2、能快速、数字、直观、稳定、验证“正电荷电场中各点电势值都是正值”这一规律。
3、能快速、数字、直观、稳定、验证“电场中某一点电势的大小是相对的，零电势选在不同的点，该点电势大小不同”这一规律。
4、把电池盒8内的1节5号干电池调换一个头，再装入电池盒8内，能快速、数字、直观验证“负电荷电场中各点电势值都是负值”这一规律。
5、快速、数字、直观验证<或描绘>“点电荷电场中，等势线(面)的模型，是以点电荷为园心的一簇同心园(球面)”这一规律。
6、利用图4结构实验装置，能快速、数字、稳定、直观验证<或描绘>电偶极子电场中等势线模型，跟《物理》教材里电偶极子等势线模型完全相似。
7、利用图5结构实验装置能快速、数字、稳定、直观验证<或描绘>“匀强电场中，等势线(面)模型是一簇相互平行的直线(面)”这一规律。
8、还能快速、数字、直观、稳定验证“沿场强方向是电势降落最快的方向”这一规律。
9、利用图6能快速、数字、稳定、直观验证“电场中的导体，当静电平衡时，导体是一个等势体”这一物理规律。
10、本实用新型，由于数码管内阻很高，能快速、数字直观测量通电电解电容器两极板电势差的大小及带电“十”“一”极性。
11、能快速、数字、直观精确测判直流电桥是否平衡。
12、在演示电磁感应现象实验里，能快速，数字直观，准确地测量感生电动势的最大值及感生电动势的方向。
13、能快速，数字、直观、测判物体是否是导体或绝缘体，<应用于《物理劳技》、《科普讲讲座》14、能快速、数字、直观、测判液体是否是电解质溶液<化学实验>
以上实验教师及教辅人员几乎不需多少准备实验的时间，每个演示实验成功率都是100％，实验器材易购买，制造容易<普通车、钻铣、冲、锯床、木工、焊接技术>成本较低。
本实用新型，国内首台雏型样机近日已试制成功了，完全能实现本实用新型的一切设计要求。(雏型样机末公开)本实用新型，国内，外初中《物理》、《劳动技术》、《化学》高中、中专《物理》、《化学》大专、大学《普通物理》实验室数量无法统计，需求量无法统计，经济效益无法统计。
权利要求1.一种“翻页式”、“抽屉式”静电场电势演示仪，由数码管表头、探针、电场板、直流电源、箱体，顺序地按电的、“翻页式”、“抽屉式”构造连接，其特征是所述数码管表头(1)由四只0.8英寸的数码管，电路结构具有电压表头的功能，直流电源电压(2)4.5伏，所述探针是数码管表(1)头引出两个探针(3)、(4)，测试电势差范围-1.5V～1.5V，所述电场板点电荷电场板的结构是绝缘底板(5)厚3mm长20cm，宽17cm的绝缘板，用胶粘剂把一块半径是7cm的圆形导电纸(6)(或腾印纸，或喷上一层均匀的、薄的碳粉薄膜)，粘贴在绝缘底板(5)的板面上，把一个半径是6.5cm的金属圆环7，放在导电纸(6)的上面用螺丝紧固，金属圆环7与绝缘底板(5)用螺丝紧固，金属圆环7与导电纸6接触良好，从电池盒(8)内与电池“+”极接触的一端引一段导线，与金属圆环7圆心处的接线柱(9)相连接，接线柱9与导电纸6接触良好，电池盒(8)内与电池“一”极接触的一端，引一段导线与金属圆环7接连；电偶极子电场板的结构绝缘纸板(91)也是厚3mm长20cm宽17cm的绝缘板，用胶粘剂把导电纸(10)粘贴在绝缘底板(91)的面板上，有两个有一定间距的接线柱(12)、(13)与导电纸接触良好，装1节1.5V的5号干电池的电池盒(11)安装在绝缘底板(91)的下端、电池盒(11)接电池“+”极和“-”极的两端分别引两段导线，分别与两个接线柱(12)、(13)连接；匀强电场板的结构绝缘底板(14)，厚度3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板，用胶粘剂把导电纸(15)粘贴在绝缘底板(14)的板面上，在导电纸上，安装两根金属条(16)、(17)，两根金属条(16)、(17)上下对齐、相互平行、间距适中，两根金属条(16)、(17)都与导电纸接触良好，装一节1.5V的5号干电池的电池盒(18)，固定在绝缘底板(14)的下端，电池盒(18)接电池“+”、“-”极的两端，分别引两段导线，分别跟两根金属条(16)、(17)连接；电场中的导体电场板的结构绝缘底板(19)也是厚3mm，长20cm，宽17cm的绝缘板，用胶粘剂把导电纸(20)粘贴在绝缘底板(19)的板面上，在导电纸上，固定两个接线柱(23)、(24)，在绝缘底板上(19)的板面上两个接线柱(23)、(24)跟导线纸(20)接触良好，在两个接线柱之间，放置一个有底的圆环导体(21)，用螺丝把圆环导体(21)紧固在绝缘底板(19)的板上面，圆环导体(21)与导电纸接触良好，装一节1.5V的5号干电池的电池盒(22)，也安装在绝缘底板(19)的下端，电池盒(22)接触电池“+”、“-”极的两端，分别引两段导线，分别跟两个接线柱(23)、(24)连接；第一块点电荷电场板的绝缘底板(5)和第二块电偶极子电场板的绝缘底板(91)上下对齐，用安装窗户门的两个活页(25)、(26)装订连起来，使绝缘底板(5)和绝缘底板(91)，既可以像“翻书页”一样打开，也可以像“合书页”一样合拢；然后第二块绝缘底板(91)和第三块绝缘底板(14)也上下对齐，也用两个活页装订连起来；第三块绝缘底板(14)和第四块绝缘底板(19)也上下对齐。也用两个活页连起来，四块绝缘底板(5)、(91)、(14)、(19)构成“翻页式”结构型，每一块电场板像“翻书页”一样既可以打开，也可以合拢，“翻页式”结构型的四块底板(5)、(91)、 (14)、(19)中最后面的第四块绝缘底板(19)与它后面的L型的金属板(27)上下左右对称地固定在一起，构成“抽屉式”结构型，本实用新型演示时，能把四块电场板像抽“抽屉”一样一起抽到箱体门前面来，但不掉出来，演示完毕，把四块电场板合拢，像推“抽屉”一样一起推进箱体(29)内收藏；所述直流电源，数码管表头(1)用3节1号干电池供电，共4.5V四块电场板分别都用1节1.5V的5号干电池供电，所有电源都共用一个双刀双掷微型开关控制；所述箱体(29)是手提箱式箱体，外形尺寸是38cm×28cm×11cm，数码管表头(1)、探针(3)、(4)、四块“翻页式”电场板(5)、(91)、(14)、(19)、L型金属板(27)暨组成“抽屉式”结构型、直流电源(2)、(8)、(11)、(16)、(18)、 (22)装置在手提箱体(29)内，所有零件、实验器材、箱体相互联结，不分离散落，构成简轻美整体，打开箱门，拨通一个4.5V和1.5V的共用电池电源开关(28)，几分钟内，能快速、“+”“-”数字、直观、准确、稳定、操作简便演示静电场电势正负大小值及电势规律等14个演示实验。
专利摘要本实用新型是一种电子演示仪特别是一种“翻页式”,“抽屉式”结构型静电场电势演示仪。它由数码管表头(1)和两个探钟(3)、(4),四块“翻页式”电场板(5)、(91)、(14)、(19)与L型金属板(27)暨组成“抽屉式”结构型,装置在一个手提箱体(29)内,零件,实验器材,箱体相互联结,构成简轻美整体,拨通一个4.5V和一个1.5V的电池电源开关(28)。几分钟内,能快速、数字、直观、准确、稳定、操作简便,演示静电场电势正负大小值及电势值规律等14个演示实验。
文档编号G09B23/00GK2485734SQ0121276
公开日2002年4月10日 申请日期2001年3月16日 优先权日2001年3月16日
发明者陈楚南, 陈华林, 陈肖华 申请人:陈楚南, 陈华林, 陈肖华
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