本实用新型涉及一种电路，尤其是一种用于物理电路教学的实验电路。
背景技术：
：在公告号为cn208655106u的实用新型专利中，公开了一种交直流通路观察测量及电容器通交隔直特性教学演示电路，该种电路用来演示电容器通交隔直特性、交直流通路和电压叠加。该种电路在演示手段上是用示波器观察支路的电压波形，但却不能通过白炽小灯泡和发光二极管发光亮度的变化来定性演示。可构建一种电路，它既能结合示波器进行演示，也能通过观察白炽灯泡和发光二极管的发光变化定性演示。技术实现要素：本实用新型，一种直流信号和交流信号共同作用及电容器特性教学实验电路，为了能通过观察白炽小灯泡和发光二极管的发光变化来说明电容器通交隔直特性、交直流通路和电压叠加，所采取的技术方案是在支路中加入白炽小灯泡或发光二极管，并在支路中串入开关或将开关与支路并联，通过开关的通断来改变电路结构进行对比演示。具体技术方案是：本实用新型由第一电源模块1、耦合支路模块2、发光模块3和第二电源模块4构成，第一电源模块1由交流电源9、第一开关10和电源变压器11构成，交流电源9和第一开关10串联成的支路与电源变压器11的初级线圈并联，从电源变压器11的次级线圈的两端分别引出第一端线42和第二端线43，耦合支路模块2由第一电解电容器13和第二开关12构成，第一电解电容器13和第二开关12并联，并从第一电解电容器13的负极和正极分别引出第三端线44和第四端线45，发光模块3由第一支路5、第二支路6、第三支路7和第四支路8构成，发光模块3有两个二端口用于对内和对外连接，发光模块3的第一二端口的两个端线分别是第五端线46和第六端线47，发光模块3的第二二端口的两个端线分别是第七端线48和第八端线49，第一支路5的两个端线分别是第九端线50和第十端线51，第二支路6和第三支路7并联成的支路的两个端线分别是第十一端线52和第十二端线53，第四支路8的两个端线分别是第十三端线54和第十四端线55，第五端线46和第十二端线53相连接，第六端线47和第九端线50相连接，第十端线51和第十一端线52相连接，第十端线51和第十三端线54相连接，第十二端线53和第七端线48相连接，第十四端线55和第八端线49相连接，第一支路5由第一白炽灯泡18、第一电阻器19和第四开关17构成，第一白炽灯泡18和第一电阻器19串联成的支路与第四开关17并联成第一支路5，任意指定第一支路5的两个端线分别是第九端线50和第十端线51，第二支路6由第二白炽灯泡20、第二电阻器21和第五开关22构成，第二白炽灯泡20、第二电阻器21和第五开关22串联成第二支路6，第三支路7由第三电解电容器23、第六开关24、第三白炽灯泡25、第三电阻器26、第七开关27、第四电阻器28、第一发光二极管29、第二发光二极管30和第八开关31构成，第三电解电容器23和第六开关24并联成第五支路，第三白炽灯泡25、第三电阻器26和第七开关27串联成第六支路，第四电阻器28、第一发光二极管29和第二发光二极管30并联成第七支路，第一发光二极管29的正极与第二发光二极管30的负极相连，第七支路和第八开关31串联成第八支路，第八支路和第六支路并联成第九支路，第九支路和第五支路串联成第三支路7，第二支路6和第三支路7并联成的支路的第十二端线53与第三电解电容器23的正极相连，第四支路8由第九开关32、第十开关33、滑动变阻器34、第四白炽灯泡35、第五电阻器36和第十一开关37构成，第十开关33和滑动变阻器34串联成第十支路，第十支路和第四白炽灯泡35并联成第十一支路，第五电阻器36和第十一开关37并联成第十二支路，第十一支路和第十二支路串联成第十三支路，第十三支路和第九开关32并联成第四支路8，任意指定第四支路8的两个端线分别是第十三端线54和第十四端线55，第二电源模块4由直流稳压电源15、第三开关16和第二电解电容器14构成，直流稳压电源15和第三开关16串联成的支路与第二电解电容器14并联，第二电解电容器14的正极经过第三开关16和直流稳压电源15的正极相连，从第二电解电容器14的正极和负极分别引出第十五端线56和第十六端线57，第一端线42和第三端线44相连接，第二端线43和第六端线47相连接，第四端线45和第五端线46相连接，第七端线48和第十五端线56相连接，第八端线49和第十六端线57相连接。本实用新型，一种直流信号和交流信号共同作用及电容器特性教学实验电路，其有益效果是，既能通过示波器观察支路中的电压波形进行定量演示，也能通过观察支路中白炽小灯泡和发光二极管的发光进行定性演示，以达到说明电容器通交流隔直流、交流通路、直流通路和电压叠加的目的。附图说明图1是本实用新型的结构框图。图2是第一支路5。图3是第二支路6。图4是第三支路7。图5是第四支路8。图6是第二支路6和第三支路7并联成的支路。图7是本实用新型的实施例的电路。图8和图9分别是图7在第一开关设置下的直流等效电路和交流等效电路。图8和图10分别是图7在第二开关设置下的直流等效电路和交流等效电路。图11是图7的支路框图。1.第一电源模块2.耦合支路模块3.发光模块4.第二电源模块5.第一支路6.第二支路7.第三支路8.第四支路9.交流电源10.第一开关11.电源变压器12.第二开关13.第一电解电容器14.第二电解电容器15.直流稳压电源16.第三开关17.第四开关18.第一白炽灯泡19.第一电阻器20.第二白炽灯泡21.第二电阻器22.第五开关23.第三电解电容器24.第六开关25.第三白炽灯泡26.第三电阻器27.第七开关28.第四电阻器29.第一发光二极管30第二发光二极管31.第八开关32.第九开关33.第十开关34.滑动变阻器35.第四白炽灯泡36.第五电阻器37.第十一开关42.第一端线43.第二端线44.第三端线45.第四端线46.第五端线47.第六端线48.第七端线49.第八端线50.第九端线51.第十端线52.第十一端线53.第十二端线54.第十三端线55.第十四端线56.第十五端线57.第十六端线。具体实施方式一种直流信号和交流信号共同作用及电容器特性教学实验电路的实施例，如图7所示，由交流电源9、第一开关10、电源变压器11、第二开关12、第一电解电容器13、第二电解电容器14、直流稳压电源15、第三开关16、第四开关17、第一白炽灯泡18、第一电阻器19、第二白炽灯泡20、第二电阻器21、第五开关22、第三电解电容器23、第六开关24、第三白炽灯泡25、第三电阻器26、第七开关27、第四电阻器28、第一发光二极管29、第二发光二极管30、第八开关31、第九开关32、第十开关33、滑动变阻器34、第四白炽灯泡35、第五电阻器36和第十一开关37构成，其构建过程由编号一到九所描述：一、交流电源9和第一开关10串联成的支路再和电源变压器11的初级线圈并联。二、第二开关12和第一电解电容器13并联成第十四支路。三、第二白炽灯泡20、第二电阻器21和第五开关22串联成第十五支路，第二电阻器21分别与第二白炽灯泡20、第五开关22相连接。四、第三电解电容器23和第六开关24并联成第十六支路，第三白炽灯泡25、第三电阻器26和第七开关27串联成第十七支路，第三电阻器26分别与第三白炽灯泡25、第七开关27相连接，第四电阻器28、第一发光二极管29和第二发光二极管30并联成第十八支路，第一发光二极管29的正极与第二发光二极管30的负极相连接，第十八支路和第八开关31串联成第十九支路，第八开关31与第一发光二极管29的正极相连接，第十九支路和第十七支路并联成第二十支路，第七开关27与第八开关31相连接，第二十支路和第十六支路串联成第二十一支路，第三电解电容器23的负极与第一发光二极管29的负极相连。五、第三开关16和直流稳压电源15串联成第二十二支路，直流稳压电源15的正极与第三开关16相连接，第二十二支路和第二电解电容器14并联成第二十三支路，第二电解电容器14的正极与第三开关16相连接，第十开关33和滑动变阻器34串联成第二十四支路，第二十四支路和第四白炽灯泡35并联成第二十五支路，第五电阻36和第十一开关37并联成第二十六支路，第二十五支路和第二十六支路串联成第二十七支路，第十一开关37和滑动变阻器34相连接，第二十七支路和第九开关32并联成第二十八支路，第二十八支路和第二十三支路串联成第二十九支路，直流稳压电源15的负极与第十一开关37相连接。六、第十五支路、第二十一支路和第二十九支路并联成第三十支路，第三电解电容器23的正极分别与第二电解电容器14的正极、第二白炽灯泡20相连接。七、第一白炽灯泡18和第一电阻器19串联成的支路与第四开关17并联成第三十一支路。八、第十四支路、第三十支路和第三十一支路串联成第三十二支路，第二白炽灯泡20与第一电解电容器13的正极相连接，第五开关22与第一电阻器19相连接。九、第三十二支路和电源变压器11的次级线圈并联。本实用新型的实施例，即图7所示，在闭合第五开关22、第七开关27、第四开关17、第三开关16和第一开关10，并且断开第二开关12、第六开关24、第八开关31、第九开关32、第十开关33和第十一开关37的情形下，其直流等效电路和交流等效电路分别为图8和图9所示，这种开关设置为第一开关设置。本实用新型的实施例，即图7所示，在闭合第五开关22、第八开关31、第四开关17、第三开关16和第一开关10，并且断开第二开关12、第六开关24、第七开关27、第九开关32、第十开关33和第十一开关37的情形下，其直流等效电路和交流等效电路分别为图8和图10所示，这种开关设置为第二开关设置。下面对上述实施例的元件的参数进行设定如下：首先选取第二白炽灯泡20、第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35的规格为2.5v0.3a。根据图8和图9知道，在第一开关设置的情形下，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35既工作在直流通路中也工作在交流通路中。因此，考虑到直流电压和交流电压共同对白炽灯泡作用时白炽灯泡电流不能超出额定值，需要控制在图8电路中第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35的发光状态为微亮，并需控制在图9电路中第二白炽灯泡20、第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35的发光状态为微亮。为此，针对额定值为2.5v0.3a的十个白炽灯泡，当每个白炽灯泡的发光状态为微亮且能在7米远的距离观察到时，测其电压和电流值，结果记录在表1中。现假设所测的每个白炽灯泡和一个电阻串联后加上3v总电压，并使小灯泡达到表1中记录的电压和电流值，即达到微亮状态，经计算得出所串联电阻的阻值记录在表1中每个白炽灯泡所在行的最后一列。因此，根据表中的结果，则第二电阻21、第三电阻26和第五电阻36的阻值可选取10ω，而能达到演示效果。根据图8，直流稳压电源15的输出电压应选6v。根据图9，电源变压器11的输出电压应选3v。根据图11，第一发光二极管29和第二发光二极管30的额定工作电压应选3v。综上所述，本实用新型的实施例，如图7所示，其元器件的参数为：交流电源9：市电电源，即220v50hz的正弦交流电源。电源变压器11：输入电压220v输出电压3v功率5w。直流稳压电源15：输出电压6v额定电流2a。第一电解电容器13、第二电解电容器14和第三电解电容器23：35v2200uf。第一白炽灯泡18、第二白炽灯泡20、第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35：2.5v0.3a。第一电阻器19、第二电阻器21、第三电阻器26和第五电阻器36：10ω2w。第四电阻器28：330ω1/4w。滑动变阻器34：50ω1.5a。第一发光二极管29和第二发光二极管30：3v20ma。第一开关10、第二开关12、第三开关16、第四开关17、第五开关22、第六开关24、第七开关27、第八开关31、第九开关32、第十开关33和第十一开关37：两脚船型开关。表1灯泡电压(v)电流(ma)发光状态观察距离环境状况串联电阻10.85198.2微亮7米白天室内10.85ω20.88183.3微亮7米白天室内11.57ω30.83185.1微亮7米白天室内11.72ω40.74198.0微亮7米白天室内11.41ω50.86187.4微亮7米白天室内11.42ω61.05225微亮7米白天室内8.67ω70.79183.4微亮7米白天室内12.05ω80.81186.0微亮7米白天室内11.77ω90.85188.6微亮7米白天室内11.40ω100.89198.7微亮7米白天室内10.62ω上述实施例的演示可为：演示(一)步骤：1.所有开关，第一开关10、第二开关12、第三开关16、第四开关17、第五开关22、第六开关24、第七开关27、第八开关31、第九开关32、第十开关33和第十一开关37处于断开状态。2.闭合第三开关16，第一白炽灯泡18和四白炽灯泡35不发光，闭合第二开关12，第一白炽灯泡18和四白炽灯泡35发光，断开第二开关12，第一白炽灯泡18和四白炽灯泡35熄灭。3.闭合第一开关10，第一白炽灯泡18和第四白炽灯泡35不发光，闭合第十一开关37，第一白炽灯泡18和第四白炽灯泡35发光，断开第一开关10，第一白炽灯泡18和第四白炽灯泡35熄灭。4.闭合第二开关12，第一白炽灯泡18和第四白炽灯泡35发光，断开第十一开关37，第一白炽灯泡18和第四白炽灯泡35发光变弱，闭合第一开关10，第一白炽灯泡18和第四白炽灯泡35发光变强，断开第二开关12，第一白炽灯泡18和第四白炽灯泡35熄灭，闭合第十一开关37，第一白炽灯泡18和第四白炽灯泡35发光。演示(二)步骤：1.所有开关，第一开关10、第二开关12、第三开关16、第四开关17、第五开关22、第六开关24、第七开关27、第八开关31、第九开关32、第十开关33和第十一开关37处于断开状态。2.闭合第五开关22和第三开关16，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光，闭合第四开关17，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光不变，闭合第一开关10，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光增强，断开第四开关17，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光变弱。3.断开第一开关10，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光变弱，反复断开、闭合第四开关17，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光状态不变。4.闭合第一开关10，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光变强，反复断开、闭合第四开关17，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光状态反复变化。演示(三)步骤：1.所有开关，第一开关10、第二开关12、第三开关16、第四开关17、第五开关22、第六开关24、第七开关27、第八开关31、第九开关32、第十开关33和第十一开关37处于断开状态。2.闭合第七开关27和第三开关16，第一白炽灯泡18、第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35不发光，闭合第六开关24，第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35发光，断开第六开关24，第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35熄灭。3.闭合第一开关10，第一白炽灯泡18发光，闭合第四开关17，第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35发光。4.闭合第六开关24，第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35发光变强，断开第六开关24，第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35发光变弱。演示(四)步骤：1.所有开关，第一开关10、第二开关12、第三开关16、第四开关17、第五开关22、第六开关24、第七开关27、第八开关31、第九开关32、第十开关33和第十一开关37处于断开状态。2.闭合第五开关22、第七开关27和第三开关16，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光，第一白炽灯泡18和第三白炽灯泡25不发光。3.闭合第一开关10，第一白炽灯泡18发光，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光稍增强，第三白炽灯泡25不发光，闭合第四开关17，第一白炽灯泡18熄灭，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光增强，第三白炽灯泡25发光。4.断开第一开关10，第三白炽灯泡25熄灭，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光减弱。5.调滑动变阻器34阻值最大，闭合第六开关24，第二白炽灯泡20和第三白炽灯泡25熄灭，第四白炽灯泡35发光增强，闭合第十开关33，第四白炽灯泡35发光稍减弱，调滑动变阻器34的阻值由大变小，第二白炽灯泡20和第三白炽灯泡25发光，第四白炽灯泡35发光减弱，可达到第二白炽灯泡20、第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35亮度基本相同，闭合第一开关10，第二白炽灯泡20、第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35发光增强，断开第四开关17，第一白炽灯泡18发光，第二白炽灯泡20、第三白炽灯泡25和第四白炽灯泡35发光减弱。演示(五)步骤：1.所有开关，第一开关10、第二开关12、第三开关16、第四开关17、第五开关22、第六开关24、第七开关27、第八开关31、第九开关32、第十开关33和第十一开关37处于断开状态。2.闭合第五开关22和第三开关16，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光，闭合第八开关31，第二发光二极管30闪亮一下后熄灭，闭合第六开关24，第二发光二极管30发光，断开第六开关24，第二发光二极管30熄灭。3.闭合第一开关10，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光增强，闭合第四开关17，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光增强，第一发光二极管29和第二发光二极管30发光，断开第一开关10，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光减弱，第一发光二极管29和第二发光二极管30熄灭。4.闭合第一开关10，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光增强，第一发光二极管29和第二发光二极管30发光，断开第四开关17，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光减弱，第一发光二极管29和第二发光二极管30熄灭，反复闭合、断开第四开关17，第一发光二极管29和第二发光二极管30反复发光、熄灭，第二白炽灯泡20和第四白炽灯泡35发光反复增强、减弱。当前第1页1 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技术特征：1.一种直流信号和交流信号共同作用及电容器特性教学实验电路，由交流电源、第一开关、电源变压器、第一电解电容器、第二开关、第一白炽灯泡、第一电阻器、第四开关、第二白炽灯泡、第二电阻器、第五开关、第三电解电容器、第六开关、第三白炽灯泡、第三电阻器、第七开关、第四电阻器、第一发光二极管、第二发光二极管、第八开关、第九开关、第十开关、滑动变阻器、第四白炽灯泡、第五电阻器、第十一开关、直流稳压电源、第三开关和第二电解电容器构成，其特征在于，由第一电源模块、耦合支路模块、发光模块和第二电源模块构成，第一电源模块输出交流电压并经过耦合支路模块施加到发光模块的第一二端口，第二电源模块输出直流电压并施加到发光模块的第二二端口，第一电源模块由交流电源、第一开关和电源变压器构成，交流电源和第一开关串联成的支路与电源变压器的初级线圈并联，从电源变压器的次级线圈的两端分别引出第一端线和第二端线，耦合支路模块由第一电解电容器和第二开关构成，第一电解电容器和第二开关并联，从第一电解电容器的负极和正极分别引出第三端线和第四端线，发光模块由第一支路、第二支路、第三支路和第四支路构成，发光模块有两个二端口，发光模块的第一二端口的两个端线分别是第五端线和第六端线，第二二端口的两个端线分别是第七端线和第八端线，第一支路的两个端线分别是第九端线和第十端线，第二支路和第三支路并联成的支路的两个端线分别是第十一端线和第十二端线，第四支路的两个端线分别是第十三端线和第十四端线，第五端线和第十二端线相连接，第六端线和第九端线相连接，第十端线和第十一端线相连接，第十端线和第十三端线相连接，第十二端线和第七端线相连接，第十四端线和第八端线相连接，第一白炽灯泡和第一电阻器串联成的支路与第四开关并联成第一支路，任意指定第一支路的两个端线分别是第九端线和第十端线，第二白炽灯泡、第二电阻器和第五开关串联成第二支路，第三电解电容器和第六开关并联成第五支路，第三白炽灯泡、第三电阻器和第七开关串联成第六支路，第四电阻器、第一发光二极管和第二发光二极管并联成第七支路，第一发光二极管的正极与第二发光二极管的负极相连接，第七支路和第八开关串联成第八支路，第八支路和第六支路并联成第九支路，第九支路和第五支路串联成第三支路，第二支路和第三支路并联成的支路的第十二端线与第三电解电容器的正极相连接，第十开关和滑动变阻器串联成第十支路，第十支路和第四白炽灯泡并联成第十一支路，第五电阻器和第十一开关并联成第十二支路，第十一支路和第十二支路串联成第十三支路，第十三支路和第九开关并联成第四支路，任意指定第四支路的两个端线分别是第十三端线和第十四端线，第二电源模块由直流稳压电源、第三开关和第二电解电容器构成，直流稳压电源和第三开关串联成的支路与第二电解电容器并联，第二电解电容器的正极和直流稳压电源的正极相连接，并从第二电解电容器的正极和负极分别引出第十五端线和第十六端线，第一端线和第三端线相连接，第二端线和第六端线相连接，第四端线和第五端线相连接，第七端线和第十五端线相连接，第八端线和第十六端线相连接。
技术总结本实用新型公开了一种直流信号和交流信号共同作用及电容器特性教学实验电路，该电路实验可用于物理电路的实验教学，由第一电源模块1、耦合支路模块2、发光模块3和第二电源模块4构成，第一电源模块1输出交流电压，经耦合支路模块2加到发光模块3的第一二端口，第二电源模块4输出直流电压，并加到发光模块3的第二二端口，其有益效果是，既能通过示波器观察支路中的电压波形进行定量演示，也能通过观察支路中白炽小灯泡和发光二极管的发光进行定性演示，以达到说明电容器通交流隔直流、交流通路、直流通路和电压叠加的目的。
技术研发人员：陈广海
受保护的技术使用者：陈广海
技术研发日：2020.04.21
技术公布日：2021.03.12
