靜電場力做功演示器的製作方法
2023-05-04 12:03:26
專利名稱:靜電場力做功演示器的製作方法
一種用於直觀顯示靜電場力做功概念的靜電場力做功演示器。
高中物理課本電學篇第一章靜電學中，有靜電場力做功一節，按照課本內容，在講解這節時教師通常是在黑板上畫好示意圖兩塊各自帶正負電荷的金屬板，板間存在一勻強電場，將一試驗電荷放在電場中，那電場力將對電荷做功，使電荷產生運動，同時，靜電場能量亦將相應減小。但這個概念對高一學生而言是過於抽象一點，不易被理解。如何加深學生對此反映電場本質概念的理解關係到以後對電磁學的進一步學習。
本發明的目的就在於提出一種形象、直觀地反映靜電場力做功概念的教具，通過這一教具的使用，能使學生加深對靜電場本質的認識。
下面對照附圖1來具體說明本實用新型的 工作原理和構成。附圖1為該演示器剖面圖，圖中，〔1〕為外罩，〔2〕、〔3〕為上、下電極板，〔4〕為試驗球，〔5〕、〔6〕為上、下引線，〔7〕為單向閥，〔8〕、〔9〕為上、下絕緣柄。
上、下電極板〔2〕、〔3〕採用各種導電率高的金屬製成，為增加強度和安裝方便，亦可採用在絕緣板表面粘貼金屬片或蒸鍍金屬膜的方法製成。上、下引線〔5〕、〔6〕分別與上、下電極板上的金屬部分相連接；上、下絕緣柄〔8〕、〔9〕在演示時用於固定整個演示器，它採用諸如塑料、膠木、有機玻璃等絕緣物製成，通過粘合或其它方式固定在上、下電極板上，亦可固定在外罩〔1〕上；外罩〔1〕採用絕緣性能良好的物質製成，呈管狀，表面帶有縱貫上、下的垂直透明部分，亦可使外罩全部用透明塑料或有機玻璃製成，上、下電極板分別平行安裝在該外罩的上、下端部內側，上、下絕緣柄向外，金屬面相對，該外罩有三個功能(1) 定位上、下電極板，(2) 維持試驗球正常運動軌跡，(3) 使試驗球運動免受外界氣流動的影響，上、下電極板的間距取決於外接起電機的能量大小，外接起電機能量越大，則兩板間距可以越大。外罩內部的試驗球採用輕質絕緣物製成，比如泡沫塑料、紙等。
該演示器還要外加起電器才能工作。附圖2為演示器工作時系統連接圖，將演示器固定在支架A、B上，上、下引線〔5〕、〔6〕分別接到預先充足了電的起電器C的正、負極上，這時起電器電容中的電荷便通過導線傳至上、下電極板上，從而在外罩內形成一勻強電場。此時停在下電極板〔3〕上的試驗球〔4〕便帶上負電，它在電場力作用下飛向上電極板〔2〕，一接觸〔2〕後其上電荷馬上被中和並帶上負電，由於重力場及電場的雙重作用，它又飛回下電極板，如此反覆數次，直至原來起電器中所貯存能量等於電場力對該小試驗球所做的功(克服空氣阻力和球自身彈性形變做功)，這過程才告終止。為了增加試驗球上、下振動次數，可在外罩上加接單向閥〔7〕，並使上、下電極板與外罩嚴密吻合，即使電極板形狀與外罩截面形狀相同，使試驗球所處空間為密封空間，通過單向閥抽氣，使外罩內空氣密度減小，這樣演示效果會更佳。
下面給出一實施例。
外罩〔1〕採用透明有機玻璃管制成，直徑為130mm，長為250mm，兩電極板採用圓形有機玻璃板表面粘貼金屬片方法製成，它們相距 160mm相對水平粘合在外罩內側，兩根有機玻璃棒分別粘接在上、下電極板的有機玻璃基片上，上、下兩引線一端分別穿過電極基板與金屬片表面相連，另一端連接起電器，(起電器採用J－DJE型起電器)，這樣，外罩內用薄紙製成的試驗球可在電極板間上、下振動三次以上。
本演示器形象、直觀地顯示了靜電場有做功本領的概念，它將抽象概念形象化、具體化，有助於學生對電場本質的認識。
權利要求
1.一種用於直觀顯示靜電場力做功概念的靜電場力做功演示器，其特徵在於它由外罩[1]、上下電極板[2][3]、試驗球[4]、上下引線[5][6]、單向閥[7]。上下絕緣柄[8][9]構成，上下電極板[2][3]平行地固定在呈管狀的外罩[1]的兩端內側，試驗球[4]放在外罩[1]內部上下電極板[2][3]之間，上下引線[5][6]分別與上下電極板[2][3]的金屬部分相連，上下絕緣柄[8][9]分別按裝在上下電極板[2][3]上或外罩[1]兩端，單向閥[7]安裝在外罩[1]上。
2.如權利要求
1所述靜電場力做功演示器，其特徵在於所述外罩〔1〕由絕緣材料製成，帶有縱貫上下的透明部分或全體透明。
3.如權利要求
1或2所述靜電場力做功演示器，其特徵在於上下電極板〔2〕〔3〕採用金屬板或採用絕緣基片上附著了金屬部分的薄片製成，電極板形狀與外罩〔1〕截面形狀一致。
專利摘要
一種用於中學物理課堂演示的靜電場力做功演示器，它主要由電極板、外罩和試驗球構成，電極板帶電後產生電場對試驗球做功，使球上、下振動，直至電場能量完全消耗掉。它形象、直觀地顯示出電場力具有做功本領這一基本概念，便於學生理解、掌握這一概念。
文檔編號G09B23/08GK87209894SQ87209894
公開日1988年1月27日 申請日期1987年7月9日
發明者周卓芬 申請人:周卓芬導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan