[实用新型]一种交变电场测量实验仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于产生和测量交变电场的实验仪器，属于实验仪器技术领域。 

背景技术

科学实验是研究自然规律与认识客观世界的基本手段，是检验某种科学观点并寻求相应规律的过程，也是检验科学理论的重要手段。实验教学与科学理论教学相结合是提高教学质量和学生素质的有效方法之一。电场和电场强度是物理学、电磁学、电磁场等课程的一个重要概念，然而，目前市场上还没有专门用于实验教学的交变电场测量实验仪器，因此，非常有必要开发一种交变电场测量实验教学仪，以填补这一空缺，满足实验教学的需要。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种适用于实验教学的交变电场测量实验仪。 

本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的： 

一种交变电场测量实验仪，构成中包括交变电场发生电路和交变电场测量电路，所述交变电场发生电路包括依次连接的正弦波信号发生器、功率放大器、升压变压器和平板电容器，所述交变电场测量电路包括两个探测极板和依次连接的运算放大器、数据采集卡、终端监视器，两个探测极板置于平板电容器的两极板之间并与平板电容器的两个极板平行，二者之间的感应电压接运算放大器的输入端。

上述交变电场测量实验仪，所述正弦波信号发生器包括函数发生器、电容器、三个电位器和三个电阻，所述函数发生器采用ICL8038，其2脚接功率放大器的输入端，6脚接电源正极，7脚与8脚短接，10脚经电容器接地，11脚直接接地；第一电位器的一端经第一电阻接函数发生器的4脚，一端经第二电阻接函数发生器的5脚，其可调端接电源正极；第二电位器的一端接电源正极，一端经第三电阻接地，可调端接函数发生器的1脚；第三电位器的一端接地，一端经第四电阻接电源正极，可调端接函数发生器的12脚。 

上述交变电场测量实验仪，所述终端监视器采用笔记本电脑，它与数据采集卡通过USB引线连接。 

上述交变电场测量实验仪，两个探测极板和平板电容器的两个极板均为圆形金属板。 

本实用新型将交变电压加在平板电容器上，使其两极板之间产生交变电场，然后利用交变电场测量电路对该电场进行测量。本实用新型结构简单，物理概念清晰，能够满足高校交变电场测量的实验教学要求，可广泛应用于高校物理学、电磁学和电磁场等课程的实验教学，弥补了交变电场实验装置的空白。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。 

图1是交变电场发生电路的电原理图； 

图2是交变电场测量电路的电原理图。

图中各标号为：U1、函数发生器，U2、功率放大器，U3、数据采集卡，PC、终端监视器，F、运算放大器，T、升压变压器，C1、电容器，W1～W3、第一电位器～第三电位器，R1～R4、第一电阻～第四电阻，A、上电容极板，B、下电容极板，C、上探测极板，D、下探测极板。 

具体实施方式

参看图1和图2，本实用新型由交变电场发生电路和交变电场测量电路组成，交变电场发生电路包括函数发生器U1（型号为ICL8038）、功率放大器U2（型号为AFA500）、升压变压器T、电容器C1、三个电位器（W1～W3）、四个电阻（R1～R4）以及由两个极板（A、B）构成的平板电容器，其中，函数发生器U1、电容器C、三个电位器（W1～W3）和四个电阻（R1～R4）构成一个正弦波信号发生器。交变电场测量电路包括数据采集卡U3（型号为UAB6210）、终端监视器PC（采用ThinkPad X200笔记本）、运算放大器F（型号为INA105）和两个探测极板（C、D）。 

函数发生器ICL8038的2脚输出的正弦波信号接功率放大器AFA500的输入端（1脚），AFA500的3、4管脚分别接升压变压器T的初级线圈的两端，T的次级线圈的两端分别接平板电容器的两个极板（A、B），平板电容器的两个极板（A、B）之间产生交变电场，两个探测极板（C、D）构成交变电场传感器，它们分别接运算放大器INA105的两个输入端，运算放大器INA105的输出端接数据采集卡UAB6210的输入端，USB6210的输出端通过USB数据线接终端监视器。 

函数发生器ICL8038的4、5管脚分别通过第一电阻R1、第二电阻R2与第一电位器W1的两个固定端连接，第一电位器W1的可调端接供电电源V+，用于调整信号频率。