电学演示实验研究

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1、电学演示实验研究班级：物理091一、实验目的1、熟悉中学电学常用仪器的使用，熟练电学仪器的操作步骤要领；2、参与实验操作过程，领会力学实验的设计思想，获得实验体验；3、明确实验原理，掌握操作步骤和要领，初步感知实验设计过程；4、探讨结合实验的教学方法，提高教学技能；5、提高实验演示技能，训练边讲解边演示的技能；6、在电学仪器中发现新知，进行相关的改良创新；7、学会与他人合作实验，提高群体意识与合作能力。二、实验器材1、起电仪器：玻璃棒与丝绸、橡胶棒与毛皮2、验电仪器：验电器、正负电荷检验器、氖管3、展示电荷分布仪器：带细线的金属球、半圆柱

2、球壳4、展示静电屏蔽仪器：金属笼5、自感互感演示：通断电自感现象演示仪6、变压器演示：可拆变压器、变压器原理说明器7、课堂演示：磁感线演示器8、电容展示：常用电容示教板9、电磁效应：演示电磁继电器、左右手定则演示器,直线电流磁感应强度演示器10、发电机：手摇交直流发电机11、检测射线：盖革计数器12、光线传输：光导纤维应用演示器13、光电效应：光电效应演示器带三、实验过程和实验数据1.起电仪器摩擦起电(electrificationbyfriction)是电子由一个物体转移到另一个物体的结果。因此原来不带电的两个物体摩擦起电时，它们所带的

3、电量在数值上必然相等。摩擦过的物体具有吸引轻小物体的现象。自然界中只存在两种电荷。规定绸子摩擦过的玻璃棒带的电荷叫正电荷，用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫负电荷。任何两个物体摩擦，都可以起电。科学上规定：与用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电相同的，叫做正电；与用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电相同的，叫做负电。两个物体互相摩擦时，因为不同物体的原子核束缚核外电子的本领不同，所以其中必定有一个物体失去一些电子，另一个物体得到多余的电子。如用玻璃棒跟丝绸摩擦，玻璃棒的一些电子转移到丝绸上，玻璃棒因失去电子而带正电，丝绸因得到电子而带着等量的负电。用橡胶棒跟毛

4、皮摩擦，毛皮的一些电子转移到橡胶棒上，毛皮带正电，橡胶棒带着等量的负电。2.验电器验电器构造如图所示。图中上部是一金属板(或者也有用金属球)，它和金属杆相连接，金属杆穿过橡皮塞，其下端挂两片极薄的金属箔，封装在玻璃瓶内。检验时，把物体与金属板接触，如果物体带电，就有一部分电荷传到两片金箔上，金属箔由于带了同种电荷，彼此排斥而张开，所带的电荷越多，张开的角度越大；如果物体不带电，则金属箔不动。当已知物体带电时，若要识别它所带电荷的种类，只要先把这带电体与金属球接触一下，使金箔张开。然后，再用已知的带足够多正电的物体接触验电器的金属球，如果金

5、属箔张开的角度更大，则表示该带电体的电荷为正的；反之，如果金属箔张开的角度减小，或先闭合而后张开，则表示带电体的电荷是负的。以上事实意味着，带电体再增加同种电荷时，电荷的量值增大；带电体再增加异种电荷时，电荷的量值减小。因此，人们通常将正、负电荷分别表示为正值和负值。例如。将带有等量异种电荷的物体相接触，它们所带正、负电荷之代数和为零，表现为对外的电效应相互抵消，宛如不带电一样。这时，它们呈电中性。这种现象叫做放电或电中和。3.正负电荷检验器J2320型正负电荷检验器，可供中学物理静电实验中检验物体所带电荷正负之用。该仪器采用集成电路等电

6、子元件组装而成，具有灵敏度高、演示效果明显直观，可从发光二极管发光的颜色判定电荷的正负。下面就该仪器的工作原理作一分析。输入电路为了提高对静电荷的探测灵敏度。电路的输入级采用场效应管V3，V3为N型场效应管2SKl4l。其栅源绝缘电阻高达10（9次方）Ω以上，由此不易漏失静电荷，提高了静电荷的探测灵敏度。当V3的栅极上有微弱的电流流过电阻Rl时，Rl上的电压降就作为V3栅极的静态工作电压。接在V3栅极上的二极管VDl，用作输入限幅保护。参考电压电路参考电压电路由场效应管V4、电阻R2、R4和二极管VD2组成。由于比较放大电路的电压倍数很大

7、，用一般的稳压管难以提供稳定度足够的参考电压，故设计了一套跟输入电路完全相同的电路作为参考源。只要对V3和V4场效应管进行筛选，取源极电压相同的管子，就可以做到记论外电压如何变化，V3和V4管源极上的静态工作电压总是相同的。因此，对于比软放大电路来说，V4就为输入电路提供了一个良好的比较参考电压。比较放大电路比较放大电路由lCl、电阻R5～R10、R17、R18等组成。ICILM358是双运放集成电路，用单电源供电。其同相输入端第⑤脚输入V3的源极电压，反相输入端第⑥脚输入V4的源极参考电压……当无外来信号时，V3和V4的源极电压相同，I

8、Cl输入端上的电压相同，差模输入电压为零，ICl的输出电压也就基本为零。当输入电路有信号输入时，ICI同相输入端电压就会大于反相输入端的电压，ICl输出端第⑦脚的电压就会变成高电平。例如：由于