[实用新型]焦耳定律综合演示仪

说明书

本实用新型涉及一种物理实验演示仪器，尤其涉及一种焦耳定律综合演示仪。

现有技术的焦耳定律演示实验，多采用二、三个电量热器，以煤油作吸热物质，通电后依靠温度计测量升高的温度，其缺点只能由个别学生观察，实验时间较长；也有将空气作吸热物质，用微小压强计作验温计，由于气体受压体积容易缩小，故此用微小压强计作验温计将会不可避免地受到U形管两边液体压强差的影响，而使实验产生较大的误差，不能严格反映焦耳定律中各物理量的相互定量关系。

本实用新型的目的是提供一种焦耳定律综合演示仪，使分散的实验组合成一个综合演示仪，能直观地、相对严格地反映与验证焦耳定律，可使全班同学都可观察实验现象，且演示实验所需时间较短。

本实用新型的目的是这样实现的，根据串并联电路的性质，由三个电量热器、电阻、可变电阻、三个电流表、电源及开关组成一电路系统，使电量热器A和电量热器B的电流强度相等，A的电阻是B的二倍；电量热器A和电量热器C的电阻相等，A的电流强度是C的二倍，电量热器内筒里充满空气作为吸热物质，三个电量热器分别与三个验温管相连接，验温管采用水平中凹形式，二边管长接近相等，验温管内装有红水，中凹部分始终充满液体，使得液体阻力很小，故此与验温管相连接的电量热器内气体温度变化是一个等压变化过程。三个验温管设置在同一平面内相互平行，三管中液柱端点在DA连线上由D点引一活动辅助线，通电后三管内受热移动的液柱与辅助线构成相似三角形，根据相似三角形对应边成比例的性质，用几何线段长度作为定量表示热膨胀的大小，从而反映通电导体产生的热量，与电流强度的平方成正比，与导体的电阻成正比，可直观地验证焦耳定律。

本实用新型由于采用空气作吸热物质，演示实验时间大大缩短，三个电量热器、三个验温管、导板辅助线装置及气泡水准组成一块示教板，用几何线段长度作为定量表示热膨胀的大小，使得演示较为直观、严格，能使全班学生都可以直接观察实验现象，便于分析、综合总结出焦耳定律。

结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

附图一物质受热自然温升与时间的关系曲线。选取近似直线的一段，即时间为Δt(s)，温度ΔT(°K)的一段，在此范围与温升成正比。

附图二灵敏演示验温计示意图，验温管采用水平中凹形式，二边管长接近相等。通过橡皮节(2)与锥形瓶(3)相连接，验温管约装半管红水(1)，在验温过程中弯曲部分始终充满着红水(1)，故此，锥形瓶(3)内气体温度变化有一个等压变化过程，所测小范围的温度相对变化比较灵敏而且准确。

附图三(a)电量热器主视图。

附图三(b)电木盖俯视图。

电木盖(4)中部装有橡皮塞(2)，橡皮塞(2)中心插一直角玻璃导管，此导管通过橡皮管节(1)与验温管相连接，在电木盖(4)上有两个小孔，可安装两端带丝扣的铜棒(黄铜或白铜铜棒(5)一端固定在电木盖(4)上，使导线(3)与铜棒(5)相连，并有接线柱的作用，另一端用两个六角螺母固定电阻丝(9)，内筒(6)可用铜、铝(啤酒筒可代用)塑料等材料制作，套在电木盖(4)的小圆柱上，外筒(7)可用有机玻璃或塑料薄膜制作，套在电木盖(4)的大圆柱上或用线扎紧，内筒(6)与外筒(7)间及内筒(6)内充满空气(8)。

附图四  焦耳定律综合演示仪示意图

1、电源    2、开关    3、电流表   4、可变电阻R′

5、电阻R   6、电阻R_A 7、电阻R_B 8、电阻R_C

9、气泡水准    10、导板附导杆     11、电量热器

12、验温管     A′、B′、C′为三验温管液体移动过程中的端点

取R_A＝R＝R_C＝2欧姆  R_B＝1欧姆  R′＝0～20欧姆

I＝1.2安  I₁＝I₂＝0.6安

A、B两管间垂直距离为B、C两管间垂直距离的两倍，且三管相互平行。

DA₀＝2DB₀  DA₀＝4DC₀  A₀A₁＝A₁A₂＝A₂A₃