[实用新型]焦耳定律演示器

说明书

本实用新型涉及一种用于物理实验的焦耳定律演示器。

目前我国高级中学物理教材第二册的焦耳定律课程仅为理论讲解而无实验课程，这样学生只能通过理论及公式去抽象理解，得不到实验的直观感性认识，给教学带来了困难。

本实用新型的目的就是提供一种仪器，使学生通过物理实验对焦耳定律能得到直观感性认识而加深对焦耳定律的理解。

下面结合附图及附表对本实用新型的设计方案进行详述。

图1，焦耳定律演示器的构造示意图。

图2，焦耳定律演示器的侧面构造示意图。

图3，焦耳定律演示器的自锁装置与外配置仪器相连的线路原理图。

表1，本实用新型实验的热量与电阻关系表。

表2，本实用新型实验的热量与电流强度关系表。

表3，本实用新型实验的热量与通电时间关系表。

表4，本实用新型实验的电路连接点关系表。

根据图1、2所示，焦耳定律演示器有容器2，容器3、两容器之间通过直通旋塞10相通，在容器2的一边外壁上装有接线柱4、5、6，接线柱的另一端分别伸入容器2内，并由电阻丝相连，在容器3的外壁上有接线柱7、8，其另一端分别伸入容器内，由电阻丝相连，在底座1上有板9，板9与底座1垂直固定，板9上装有活动调节标度板19及固定调节标度板用的固定螺母20，在容器2顶壁上插有两端开口的透明管17，其一端在容器内近底部处，另一端超出板9的上沿，在透明管17近容器2顶壁处的旋塞11手柄的正下方装有旋塞11，在容器2的顶壁外侧还装有触点开关支座14，触点开关支座14上有触点开关13，同样在容器3的顶壁插有两端开口的透明管18，其一端伸入容器3内近底部处，另一端超出板9的上沿，在透明管18近容器3顶壁外侧处装有旋塞12，在容器3的顶壁外侧上的旋塞12手柄的正下方还装有触点开关支座16，触点开关支座16上有触点开关15，在底座1上还装有自锁开关支座21，自锁开关支座21上装有自锁开关22。

以上所述焦耳定律演示器的的接线柱4、5、6及接线柱7、8之间分别连接的电阻丝的材料、粗细均相同。

焦耳定律演示器中的接线柱4、5及接线柱5、6之间电阻丝长度相等，接线柱4、6与接线柱7、8之间的电阻丝长度相等。

特别值得提出的是容器2及容器3的形状、大小一致，以及透明管17与透明管18的中空直径相等。

根据图3所示，电源通过自锁开关22与触点开关13、容器2的电阻丝、电流表25、滑动变阻器24组成一个串联电路，电源通过自锁开关22与触点开关15、容器3的电阻丝、电流表27、滑动变阻器23组成一个串联电路。这两组电路再并联到电源上。计时器26通过自锁开关22与触点开关13成一个串联电路。计时器28通过自锁开关22与触点开关15成一个串联。自锁开关22控制整个电路。

本实用新型的实验原理是在封闭的容器里装有等量的液体，透明管下端的管口都淹没在液体内，电阻丝装在液面上的空气部分，利用气体受热膨胀、压强增大，透明管内液面上升，上升的高度与电阻丝产生的热量成正比，可用来验证热量Q与电阻R、热量Q与电流的平方1²、热量Q与通电时间t均成正比的关系，从而证明出结论Q＝I²Rt的焦耳定律的公式。

本实用新型的操作是首先将直通旋塞10、11、12旋至直通位置，在此同时，旋塞11、12分别按下了触点开关13、15至闭合位置，用医用橡胶洗耳球有透明管17上端管口往容器2内加入空气，此时容器2内液体上面的空气压强及容器3内液体上面的空气压强同值增大，此时移开洗耳球，由于容器2、3内空气压强比大气压高，此时液体往透明管17、18内上升至停止在一相同高度，调节标度板19，使液面对准标度板19的零线，关闭旋塞10，按下自锁开关22，电路接通，计时器26、28即计时，容器2、3内电阻丝即发热，透明管17、18内液面上升，根据表1、2、3液面上升高度值的数字，当液面到达该数值时，立即将直通旋塞11、12关闭，也即是容器2、3上的透明管17、18内液面高度值到达表1、2、3实验内容要求的该数值时，将透明管17、18相应的旋塞11、12关闭。触点开关13、15动作，使电路断开，计时器26、28停止计时，通入电阻丝电流断开，此时透明管17、18内液面静止。

每做完一次实验须按动自锁开关至断路位置，若要继续做试验，必须换走容器内的热空气，可将直通旋塞10向上提，然后再反复加气，换气多次，直至透明管内液面静止不再下降即可。