如何提高電磁振蕩實驗的演示效果

如何提高電磁振蕩實驗的演示效果

LC電磁振蕩的形成過程是高中物理電磁振蕩教學(xué)的重點和難點，要使學(xué)生較好地了解電磁振蕩的過程，就必須做好電磁振蕩的演示實驗。傳統(tǒng)的演示方法是用演示電表來演示，該方法要用到電感量很大的電感線圈，既不易得到又很笨重。此外，電表指針的慣性擺動也容易引起誤解。而用示波器來演示該實驗就能較直觀地顯示電磁振蕩的過程，只是現(xiàn)有的該類儀器要么演示線路過于復(fù)雜，要么不能同時演示阻尼振蕩和無阻尼振蕩，實驗操作也較麻煩。為解決這一問題，筆者設(shè)計和制作了一款電磁振蕩演示教具，配合大屏幕示波器來演示，取得了較好的演示效果。下面介紹該款教具的制作方法和演示方法。一、電磁振蕩演示教具電磁振蕩演示教具如圖1所示。圖1電磁振蕩演示教具二、電磁振蕩演示教具的特點1.線路簡單、清晰，操作簡便。2.制作電子開關(guān)產(chǎn)生持續(xù)的阻尼振蕩。3.制作晶體管振蕩器產(chǎn)生無阻尼振蕩。4.電源采用直流12V，內(nèi)外接均可，使用非常方便。5.用幾塊小插板來實現(xiàn)功能切換，簡單快捷。三、電磁振蕩演示教具的制作方法1.制作材料有機塑料板、0.15mm漆包線、鐵芯、電容、電阻、電位器、三極管、二極管、繼電器、小開關(guān)、電池盒、接線柱、香蕉插頭、香蕉插座、耳機插座、導(dǎo)線等。2.制作方法(1)電感線圈的制作。用0.15mm的漆包線在內(nèi)徑為37mm×27mm、外徑為50mm×37mm的線框上分別繞出（反饋繞組）=400匝，裝上尺寸為55mm×46mm×27mm的鐵芯，這樣，電感線圈就制作而成。(2)電子開關(guān)的制作。在印刷電路板上，按照圖2所示的電路圖裝上相應(yīng)的電子元件，調(diào)試電路中的電位器，使繼電器開關(guān)的頻率適合實驗的要求。圖2電子開關(guān)電路圖圖3實驗電路圖4實驗圖(3)面板的制作。①該演示教具是將阻尼振蕩和無阻尼振蕩2個實驗結(jié)合在一起，按圖3所示的電路把相應(yīng)的元件裝在1塊500mm×400mm的有機塑料板上。無阻尼振蕩用晶體管振蕩器實現(xiàn)，反饋信號用變壓器耦合式，的接入一定要保證是正反饋，調(diào)節(jié)，使晶體管振蕩器正常工作。②用圖4所示的插板來進行阻尼振蕩（手動）一阻尼振蕩（電子開關(guān)）—無阻尼振蕩的功能切換。四、電磁振蕩演示教具的使用方法1.演示最基本的LC電磁振蕩（阻尼振蕩）如圖5所示，連接演示板即1種最基本的電磁振蕩電路，在線圈兩端接入大屏幕示波器，示波器的掃描范圍放在“10～100”，Y衰減置于“100”，電源用12V，把充放電開關(guān)先與電源接通，給電容器充電，再把開關(guān)按到線圈一邊，讓電容器通過線圈放電，此時在示波器上就可以觀察到阻尼振蕩波形，適當(dāng)調(diào)節(jié)示波器的掃描微調(diào)旋鈕，以得到最佳的振蕩波形，如圖6所示。不停地按動充放電開關(guān)，使之不停地充放電，在示波器上就會不斷顯示出阻尼振蕩的波形。圖5電磁振蕩電路圖6振蕩波形2.用電子開關(guān)演示阻尼振蕩把電子開關(guān)插板插入充放電開關(guān)處，即用電子開關(guān)代替手動開關(guān)，這時就可在示波器上得到持續(xù)的阻尼振蕩波形，如圖7所示。3.演示無阻尼振蕩線路連接如圖8所示，接上示波器，打開電源開關(guān)，就可以在示波器上觀察到無阻尼的振蕩波形，如圖9所示。由于該演示教具面板的制作突出了基本的LC振蕩電路，故整個實驗過程可以由淺入深，一步步推進，即從最基本的LC振蕩電路開始演示，然后輔以電子開關(guān)來觀察持續(xù)的阻尼振蕩波形（因電子開關(guān)只是輔助的開關(guān)電路，所以把電子開關(guān)的電路隱藏在板后），接著演示無阻尼振蕩（晶體管振蕩器和正反饋信號的知識可根據(jù)學(xué)生的程度適當(dāng)進行介紹），在無阻尼振蕩實驗中演示LC與振蕩周期和振蕩頻率的關(guān)系。這些功能的切換，只需要更換幾塊小插板或撥動一兩個開關(guān)就能實現(xiàn)，操作起來非常簡單，實驗效果直觀明顯，從而使電磁振蕩