專利名稱：焦耳定律演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于物理實驗的焦耳定律演示器。
目前我國高級中學(xué)物理教材第二冊的焦耳定律課程僅為理論講解而無實驗課程，這樣學(xué)生只能通過理論及公式去抽象理解，得不到實驗的直觀感性認識，給教學(xué)帶來了困難。
本實用新型的目的就是提供一種儀器，使學(xué)生通過物理實驗對焦耳定律能得到直觀感性認識而加深對焦耳定律的理解。
以下結(jié)合附圖及附表對本實用新型的設(shè)計方案進行詳述。


圖1，焦耳定律演示器的構(gòu)造示意圖。
圖2，焦耳定律演示器的側(cè)面構(gòu)造示意圖。
圖3，焦耳定律演示器的自鎖裝置與外配置儀器相連的線路原理圖。
表1，本實用新型實驗的熱量與電阻關(guān)系表。
表2，本實用新型實驗的熱量與電流強度關(guān)系表。
表3，本實用新型實驗的熱量與通電時間關(guān)系表。
表4，本實用新型實驗的電路連接點關(guān)系表。
根據(jù)
圖1、2所示，焦耳定律演示器有容器2，容器3、兩容器之間通過直通旋塞10相通，在容器2的一邊外壁上裝有接線柱4、5、6，接線柱的另一端分別伸入容器2內(nèi)，并由電阻絲相連，在容器3的外壁上有接線柱7、8，其另一端分別伸入容器內(nèi)，由電阻絲相連，在底座1上有板9，板9與底座1垂直固定，板9上裝有活動調(diào)節(jié)標(biāo)度板19及固定調(diào)節(jié)標(biāo)度板用的固定螺母20，在容器2頂壁上插有兩端開口的透明管17，其一端在容器內(nèi)近底部處，另一端超出板9的上沿，在透明管17近容器2頂壁處的旋塞11手柄的正下方裝有旋塞11，在容器2的頂壁外側(cè)還裝有觸點開關(guān)支座14，觸點開關(guān)支座14上有觸點開關(guān)13，同樣在容器3的頂壁插有兩端開口的透明管18，其一端伸入容器3內(nèi)近底部處，另一端超出板9的上沿，在透明管18近容器3頂壁外側(cè)處裝有旋塞12，在容器3的頂壁外側(cè)上的旋塞12手柄的正下方還裝有觸點開關(guān)支座16，觸點開關(guān)支座16上有觸點開關(guān)15，在底座1上還裝有自鎖開關(guān)支座21，自鎖開關(guān)支座21上裝有自鎖開關(guān)22。
以上所述焦耳定律演示器的的接線柱4、5、6及接線柱7、8之間分別連接的電阻絲的材料、粗細均相同。
焦耳定律演示器中的接線柱4、5及接線柱5、6之間電阻絲長度相等，接線柱4、6與接線柱7、8之間的電阻絲長度相等。
特別值得提出的是容器2及容器3的形狀、大小一致，以及透明管17與透明管18的中空直徑相等。
根據(jù)圖3所示，電源通過自鎖開關(guān)22與觸點開關(guān)13、容器2的電阻絲、電流表25、滑動變阻器24組成一個串聯(lián)電路，電源通過自鎖開關(guān)22與觸點開關(guān)15、容器3的電阻絲、電流表27、滑動變阻器23組成一個串聯(lián)電路。這兩組電路再并聯(lián)到電源上。計時器26通過自鎖開關(guān)22與觸點開關(guān)13成一個串聯(lián)電路。計時器28通過自鎖開關(guān)22與觸點開關(guān)15成一個串聯(lián)。自鎖開關(guān)22控制整個電路。
本實用新型的實驗原理是在封閉的容器里裝有等量的液體，透明管下端的管口都淹沒在液體內(nèi)，電阻絲裝在液面上的空氣部分，利用氣體受熱膨脹、壓強增大，透明管內(nèi)液面上升，上升的高度與電阻絲產(chǎn)生的熱量成正比，可用來驗證熱量Q與電阻R、熱量Q與電流的平方12、熱量Q與通電時間t均成正比的關(guān)系，從而證明出結(jié)論Q＝I2Rt的焦耳定律的公式。
本實用新型的操作是首先將直通旋塞10、11、12旋至直通位置，在此同時，旋塞11、12分別按下了觸點開關(guān)13、15至閉合位置，用醫(yī)用橡膠洗耳球有透明管17上端管口往容器2內(nèi)加入空氣，此時容器2內(nèi)液體上面的空氣壓強及容器3內(nèi)液體上面的空氣壓強同值增大，此時移開洗耳球，由于容器2、3內(nèi)空氣壓強比大氣壓高，此時液體往透明管17、18內(nèi)上升至停止在一相同高度，調(diào)節(jié)標(biāo)度板19，使液面對準(zhǔn)標(biāo)度板19的零線，關(guān)閉旋塞10，按下自鎖開關(guān)22，電路接通，計時器26、28即計時，容器2、3內(nèi)電阻絲即發(fā)熱，透明管17、18內(nèi)液面上升，根據(jù)表1、2、3液面上升高度值的數(shù)字，當(dāng)液面到達該數(shù)值時，立即將直通旋塞11、12關(guān)閉，也即是容器2、3上的透明管17、18內(nèi)液面高度值到達表1、2、3實驗內(nèi)容要求的該數(shù)值時，將透明管17、18相應(yīng)的旋塞11、12關(guān)閉。觸點開關(guān)13、15動作，使電路斷開，計時器26、28停止計時，通入電阻絲電流斷開，此時透明管17、18內(nèi)液面靜止。
每做完一次實驗須按動自鎖開關(guān)至斷路位置，若要繼續(xù)做試驗，必須換走容器內(nèi)的熱空氣，可將直通旋塞10向上提，然后再反復(fù)加氣，換氣多次，直至透明管內(nèi)液面靜止不再下降即可。
做實驗之前，按照表4在電路連接點上改變滑動變阻器的阻值，調(diào)整到與實驗內(nèi)容有關(guān)的每個電流強度的數(shù)值。再根據(jù)表1、2、3所示，通過本實用新型的實驗即可直觀的驗證出熱量與電阻、熱量與電流強度的平方、熱量與通電時間均成正比的實驗數(shù)據(jù)，從而就能夠通過數(shù)據(jù)證明出焦耳定律的公式Q＝I2Rt。
本實用新型的優(yōu)點是由于我國高級中學(xué)物理教材第二冊的焦耳定律課程只有理論講解，而無演示課程，焦耳定律演示器即填補了教學(xué)大綱及教材所使用儀器的 空白，使學(xué)生通過焦耳定律演示器的演示，對焦耳定律有了直觀的感性認識，加深了對焦耳定律的理解。本實用新型操作容易，可見度大，構(gòu)造簡單，實驗效果準(zhǔn)確，體積小，便于攜帶。
表1
表2
權(quán)利要求1.一種用于物理實驗的焦耳定律演示器，其特征是有容器2、容器3，兩容器之間通過直通旋塞10相通，在容器2的一邊外壁上裝有接線柱4、5、6，接線柱的另一端分別伸入容器2內(nèi)，并由電阻絲相連，在容器3的外壁上有接線柱7、8，其另一端分別伸入容器內(nèi)，由電阻絲相連，在底座1上有板9，板9與底座1垂直固定，板9上裝有活動調(diào)節(jié)標(biāo)度板19及調(diào)節(jié)標(biāo)度板用的固定螺母20，在容器2頂壁上插有兩端開口的透明管17，其一端在容器內(nèi)近底部處，另一端超出板9的上沿，在透明管17近容器2頂壁外側(cè)處裝有旋塞11，在容器2的頂壁外側(cè)上的旋塞11手柄的正下方，還裝有觸點開關(guān)支座14，觸點開關(guān)支座14上有觸點開關(guān)13，同樣在容器3的頂壁插有兩端開口的透明管18，其一端伸入容器3內(nèi)近底部處，另一端超出板9的上沿，在透明管18近容器3頂壁外側(cè)處裝有旋塞12，在容器3的頂壁外側(cè)上的旋塞12手柄的正下方還裝有觸點開關(guān)支座16，觸點開關(guān)支座16上有觸點開關(guān)15，在底座1上還裝有自鎖開關(guān)支座21，自鎖開關(guān)支座21上裝有自鎖開關(guān)22。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦耳定律演示器，其特征是接線柱4、5、6及接線柱7、8之間分別連接的電阻絲的材料、粗細均相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的焦耳定律演示器，其特征是接線柱4、5與接線柱5、6之間的電阻絲的長度相等，接線柱4、6與接線柱7、8之間的電阻絲長度相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦耳定律演示器，其特征是容器2及容器3的形狀、大小一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦耳定律演示器，其特征是透明管17與透明管18的中空直徑相等。
專利摘要本實用新型涉及一種用于物理實驗的焦耳定律演示器，其特征是在封閉的容器2、3內(nèi)裝有等量的液體，透明管17、18的下端均分別插在容器2、3內(nèi)的液體里，電阻絲裝在兩容器的液面上的空間里，利用氣體受熱膨脹壓強增大，透明管17、18內(nèi)液面上升，上升的高度跟電阻絲產(chǎn)生的熱量成正比，可用來驗證熱量與電阻、電流強度的平方、通電時間均成正比關(guān)系。本實用新型直觀性強，可見度大，構(gòu)造簡單，操作容易，實驗效果準(zhǔn)確，體積小，便于攜帶。
文檔編號G09B23/18GK2093426SQ9120654
公開日1992年1月15日 申請日期1991年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月18日
發(fā)明者徐耀添 申請人:徐耀添