[發(fā)明專利]用于實驗教學(xué)的測量交流電有效值的裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010170561.8
• 申請日: 2010-05-12
• 公開（公告）號: CN101833030A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 繆庚平
• 申請（專利權(quán)）人: 繆庚平
• 主分類號: G01R19/02
• 分類號: G01R19/02;G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電學(xué)教具，特別是一種用于實驗教學(xué)的測量交流電有效值的裝置(或稱交流電有效值演示器)，適用作高中物理交流電有效值的實驗教學(xué)演示儀器使用。

(二)背景技術(shù)

交流電的有效值是高中物理課程中學(xué)生必須掌握的一個知識點，但是在高中物理教學(xué)中許多同學(xué)很難理解交流電的有效值這一抽象概念，而在中學(xué)的物理教學(xué)儀器目錄中也沒有相應(yīng)的教具，從而制約了這一知識點實驗教學(xué)的開展，使得同學(xué)們無法直觀的理解交流電有效值的概念。但眾所周知，交流電的有效值是通過電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的，因此，在教學(xué)實踐中采用的實驗方法是：分別用交流電和直流電給電阻絲供電對水進行加熱，同時用溫度計測量水的溫度變化以此換算成電阻絲由于熱效應(yīng)產(chǎn)生的熱量。然而采用上述方法做實驗存在以下缺點：一是實驗器材不好籌備，且實驗操作十分麻煩、費時，實驗效率低；二是同時用量熱器和溫度計測量熱量時，實驗的誤差較大，實驗所得的數(shù)據(jù)難以佐證“交流電的有效值是用電流的熱效應(yīng)來規(guī)定的”這一結(jié)論。

現(xiàn)有技術(shù)中，如專利號為“2004200550573”，專利名稱為“交流電有效值測量儀”的技術(shù)中公開了一種能夠直接測量交流電有效值的儀器，然而它不是用來展示交流電有效值這一概念構(gòu)建過程的教具，無法用于交流電有效值的實驗教學(xué)。由于物理是一門實驗科學(xué)，因此有必要研制出一種較直觀又易于理解的演示教具或?qū)嶒瀮x，才能方便地用于交流電有效值的實驗教學(xué)。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提供一種用于實驗教學(xué)的測量交流電有效值的裝置(或稱交流電有效值演示器)，它能夠充分展示交流電有效值這一概念的構(gòu)建過程，有利于增強學(xué)生對交流電有效值這一抽象概念的感性認識，具有結(jié)構(gòu)簡單、合理，操作方便快捷，實驗誤差小的顯著優(yōu)點。

本發(fā)明是這樣構(gòu)成的，它包括外殼，設(shè)于外殼內(nèi)的電路控制板和外接電源插頭，其特征在于：在外殼正面安裝有電阻性元件R1、變阻器R及正弦交流電、直流電和矩形交流電三種電源的三對輸出接線樁aa′、bb′、cc′(即接線柱aa′、bb′、cc′)，所述的(滑動)變阻器R的一端與電阻性元件R1的接線柱e相連接，另一端與一作為接線夾的鱷魚夾g連接，所述的電阻性元件R1的接線柱f與另一接線夾即鱷魚夾g′相連，所述的電阻性元件R1與熱效應(yīng)測量裝置的探頭相正對(相對應(yīng))，電阻性元件R1的接線柱e、f還與示波器相連，所述的鱷魚夾g和g′能根據(jù)實驗要求分別夾到正弦交流電、直流電和矩形交流電三種電源的三對輸出接線樁aa′、bb′、cc′上，實驗時，所述的熱效應(yīng)測量裝置的讀數(shù)能與電阻性元件R1上電壓的有效值成一一對應(yīng)關(guān)系。

所述的電路控制板包括穩(wěn)壓電源電路、正弦交流電電源電路、直流限流電路、矩形交流電電源電路和實驗測量電路。

所述的變阻器R為滑動變阻器，該滑動變阻器R和電阻性元件R1相串聯(lián)。改變滑動變阻器R的阻值，就可以改變電阻性元件R1上電壓的大小：滑動變阻器R的阻值越大，電阻性元件R1上的電壓越小。滑動變阻器R的作用是：用來調(diào)節(jié)電阻性元件R1上的電壓大小，以保證每次實驗時，三種電源加在電阻性元件R1上的電壓有效值相等。

本發(fā)明的實驗測量原理為：實驗時，將鱷魚夾g和g′分別夾到正弦交流電、直流電和矩形交流電三種電源的三對輸出接線樁aa′、bb′、cc′上，則可以分別用正弦交流電、直流電和矩形交流電給電阻性元件R1供電，調(diào)節(jié)滑動變阻器R，控制電阻性元件R1上電壓的大小，使熱效應(yīng)測量裝置上顯示的讀數(shù)相等，由于各物理量成如下一一對應(yīng)關(guān)系：[交流電的電壓有效值或直流電的電壓值]→[電阻性元件R1電流熱效應(yīng)的強度]→[熱效應(yīng)測量裝置上顯示的讀數(shù)]，即：“交流電的電壓有效值或直流電的電壓值”、“電阻性元件R1電流熱效應(yīng)的強度”及“熱效應(yīng)測量裝置上顯示的讀數(shù)”三者之間的各物理量成一一對應(yīng)關(guān)系，故電阻性元件R1在以上三種電源的作用下電流的熱效應(yīng)相等，這樣就可以用直流電壓值表示正弦交流電和矩形交流電的有效值。