在高中物理課 “描繪電場等勢線”的實驗中是用靈敏電流計來探測等勢點位置。本例介紹的描繪電場等勢線實驗演示器,采用聲音來探測等勢點位置,實驗簡單而精確。
電路工作原理
該描繪電場等勢線實驗演示器電路由多諧振蕩器、探測電路和音頻功率放大電路組成,如圖2-28所示。
圖2-28描繪電場等勢線實驗演示器電路
多諧振蕩器電路由電源開關(guān)S1、電池GB1、電阻器Rl、R2、電容器Cl和時基集成電路ICl組成。探測電路由電容器C2、電極A、B和探針C、D組成。音頻功率放大電路由音量電位器RP、電容器C3-C8、電阻器R3-R6、音頻功率放大集成電路IC2、揚聲器BL、電源開關(guān)S2和電池GB2組成。接通Sl后,多諧振蕩器通電工作,輸出頻率為lkHz的振蕩信號。該信號加到導電紙的兩電極A、B上,在電極A、B間形成交變電流電場。經(jīng)實驗表明,描繪電場等勢線時,既可以用恒定電流電場來模擬靜電場,也可以用交變電流場來模擬靜電場,因為靜電場、恒定電流電場和交變電流電場均有相同形狀的等勢線
分布。在演示用交變電流電場模擬靜電場來描繪電場等勢線的實驗時,可將S2接通,使音頻功率放大電路通電工作,然后用兩探針來探測電極A、B間的交流電流電場 (手持探針D先壓在基準點上,然后再用探針C找等勢點,這樣可避免噪聲的發(fā)生)。演示結(jié)果表明:若兩探針探測到的電場中的兩點為等勢點時,則BL不發(fā)聲;若兩探針探測到的電場中兩點間有電勢差時,BL就會發(fā)聲。兩點間的電勢差越大,BL發(fā)聲越響。
元器件選擇
Rl-R6選用1/4W金屬膜電阻器或碳膜電阻器。
Rp選用帶開關(guān) (S2) 的合成膜電位器。
Cl、C4和C7均選用獨石電容器;C2、C3、C5、C6和C8均選用16V的鋁電解電容器。
lCl選用NE555型時基集成電路;IC2選用TDA2003型音頻功率放大集成電路。
S1選用微型單極撥動式開關(guān)。
GBl和GB2選用6V疊層電池。
BL選用1-3W、8Ω的電動式揚聲器。
探針D用裸金屬桿代替,探針C用萬用表筆代替。
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