如何提高电磁振荡器实验的演示效果_电磁振荡论文

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LC电磁振荡的形成过程是高中物理电磁振荡教学的重点和难点，要使学生较好地了解电磁振荡的过程，就必须做好电磁振荡的演示实验。传统的演示方法是用演示电表来演示，该方法要用到电感量很大的电感线圈，既不易得到又很笨重。此外，电表指针的惯性摆动也容易引起误解。而用示波器来演示该实验就能较直观地显示电磁振荡的过程，只是现有的该类仪器要么演示线路过于复杂，要么不能同时演示阻尼振荡和无阻尼振荡，实验操作也较麻烦。为解决这一问题，笔者设计和制作了一款电磁振荡演示教具，配合大屏幕示波器来演示，取得了较好的演示效果。下面介绍该款教具的制作方法和演示方法。

一、电磁振荡演示教具

电磁振荡演示教具如图1所示。

图1 电磁振荡演示教具

二、电磁振荡演示教具的特点

1.线路简单、清晰，操作简便。

2.制作电子开关产生持续的阻尼振荡。

3.制作晶体管振荡器产生无阻尼振荡。

4.电源采用直流12V，内外接均可，使用非常方便。

5.用几块小插板来实现功能切换，简单快捷。

三、电磁振荡演示教具的制作方法

1.制作材料

有机塑料板、0.15mm漆包线、铁芯、电容、电阻、电位器、三极管、二极管、继电器、小开关、电池盒、接线柱、香蕉插头、香蕉插座、耳机插座、导线等。

2.制作方法

(1)电感线圈的制作。用0.15mm的漆包线在内径为37mm×27mm、外径为50mm×37mm的线框上分别绕出（反馈绕组）=400匝，装上尺寸为55mm×46mm×27mm的铁芯，这样，电感线圈就制作而成。

(2)电子开关的制作。在印刷电路板上，按照图2所示的电路图装上相应的电子元件，调试电路中的电位器，使继电器开关的频率适合实验的要求。

图2 电子开关电路图

图3 实验电路

图4 实验图

(3)面板的制作。①该演示教具是将阻尼振荡和无阻尼振荡2个实验结合在一起，按图3所示的电路把相应的元件装在1块500mm×400mm的有机塑料板上。无阻尼振荡用晶体管振荡器实现，反馈信号用变压器耦合式，的接入一定要保证是正反馈，调节，使晶体管振荡器正常工作。②用图4所示的插板来进行阻尼振荡（手动）一阻尼振荡（电子开关）—无阻尼振荡的功能切换。

四、电磁振荡演示教具的使用方法

1.演示最基本的LC电磁振荡（阻尼振荡）

如图5所示，连接演示板即1种最基本的电磁振荡电路，在线圈两端接入大屏幕示波器，示波器的扫描范围放在“10～100”，Y衰减置于“100”，电源用12V，把充放电开关先与电源接通，给电容器充电，再把开关按到线圈一边，让电容器通过线圈放电，此时在示波器上就可以观察到阻尼振荡波形，适当调节示波器的扫描微调旋钮，以得到最佳的振荡波形，如图6所示。不停地按动充放电开关，使之不停地充放电，在示波器上就会不断显示出阻尼振荡的波形。

图5 电磁振荡电路

图6 振荡波形

2.用电子开关演示阻尼振荡

把电子开关插板插入充放电开关处，即用电子开关代替手动开关，这时就可在示波器上得到持续的阻尼振荡波形，如图7所示。

3.演示无阻尼振荡

线路连接如图8所示，接上示波器，打开电源开关，就可以在示波器上观察到无阻尼的振荡波形，如图9所示。

由于该演示教具面板的制作突出了基本的LC振荡电路，故整个实验过程可以由浅入深，一步步推进，即从最基本的LC振荡电路开始演示，然后辅以电子开关来观察持续的阻尼振荡波形（因电子开关只是辅助的开关电路，所以把电子开关的电路隐藏在板后），接着演示无阻尼振荡（晶体管振荡器和正反馈信号的知识可根据学生的程度适当进行介绍），在无阻尼振荡实验中演示LC与振荡周期和振荡频率的关系。这些功能的切换，只需要更换几块小插板或拨动一两个开关就能实现，操作起来非常简单，实验效果直观明显，从而使电磁振荡实验的演示操作变简单了。