[发明专利]静电场描绘仪

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种物理实验仪器，特别是一种静电场描绘仪。

背景技术

静电场描绘仪是一种物理实验仪器，主要用于大专院校基础物理学生实验用。(1)供学生学习用模拟法描述和研究静电场分布的概念和方法；(2)加深对电场强度和电势概念的理解；(3)学习用图示法表示实验结果。描绘静电场的实验装置和方法很多，有电解槽法、火花打点记录法、复印法、等臂记录法等。传统的静电场描绘仪大多采用类似恒立达公司生产的等臂记录法静电场描绘仪，用等臂记录法作实验，在其中又使用三种做法：一种是采用涂有石墨的导电纸作为电介质，通过探针和定位针，实现定量记录和数据分析；第二种是用水来代替导电纸作电介质，第三种是用导电微晶作电介质，导电微晶和电极安放在仪器下层。

公知的静电场描绘仪存在的主要不足：

1、用导电纸作电介质存在的缺陷有：(1)导电纸上导电薄层涂得不均匀，导电纸电阻在各个方向均匀性较差，这样电流场分布与被模拟静电场分布不完全一样，使得实验准确度、重复性较差；(2)电极与导电纸的接触不均匀以及探针与导电纸的接触因人，因次数而异，使得接触电阻不稳定，影响描绘结果；(3)测量时，探针在导电纸上接触移动且重复接触，使得导电纸破损，这样一方面直接影响导电纸的导电性能，影响实验效果；另一方面影响导电纸的使用寿命，频繁更换导电纸，加大实验成本。

2、用水来代替导电纸作电介质存在的缺陷有：(1)水是弱电解质，在外加直流电源的作用下，电解产生氢气和氧气，这些气体以气泡的形式附在电极表面，(2)每次实验都要更换水槽中的水，且水槽中水的多少还影响模拟的效果，这样给学生实验带来极大的不方便。

3、用导电微晶作电介质来代替导电纸作电介质的缺点是导电微晶价格贵，且导电微晶易损坏。

4、公知仪器联结上下两探针的固定手柄座质量很大，与实验台的摩擦力很大，在移动描点时很难控制它的移动方向。

5、电场中的等电位点的观测方面，传统的静电场描绘仪都采用数字电压表，数字万用表或检流计来寻找电场中的等电位点，在使用中发现用这种方法观测等电位点时仪表计数不稳定，观测难度大，使用不方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一个能克服公知技术缺点，测量重复性好，描点方便，等电位点的观测简单，记录准确的静电场描绘仪。

为实现上述目的，本发明的方案为：所述的静电场描绘仪为双层结构，下层板为底座用来安放电极电场，上层板用来放置记录纸，每一层设置一个移动探针，两探针的臂均与一个探针同步装置相连，所述的下层探针还与一个电位判断装置相连。

进一步的方案包括，所述的同步装置包括两个拉开距离连接的铰链，一个铰链的铰链孔配合的轴销固定在下层板上，另一铰链的铰链孔配合的轴销的上下端分别与上下探针臂相连。

方案还包括，下层设有与下探针配合的电极电场，上层设有与上探针配合的记录装置。

采用上述方案，探针在静电场中移动方便灵活，操作方便，定位精确，能够很快地找到同电位点，而且记录该点位置方便准确，从而实现了本发明的目的。

下面结合图示及实施例对方案作更详细的说明。

附图说明

图1为静电场描绘仪的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为静电场描绘仪长直同轴圆柱面电极正视图；

图4为图3的俯视图；

图5为静电场描绘仪两平行长直圆柱体电极正视图；

图6为图5的俯视图；

图7为静电场描绘仪聚焦电极正视图；

图8为图7俯视图；

图9为静电场描绘仪的电位判断装置线路图；

图10为图9中电位判断装置的机箱面板。

具体实施方式

如图1及图2所示，本方案的静电场描绘仪由四根向上直立的立柱1支持两个平行的板组成一双层结构，包括下板2和上板3，每一层设置一个移动探针，与下板2配合为探针4，与上板3配合为探针5，如方案所述，两个探针的臂均与一个探针同步装置相连，本实施例的探针同步装置包括有两个距离隔开的铰链6和铰链7，两个铰链之间用铰链固定板8连接，其中一个铰链6配合的轴销9固定在下板2的边缘，铰链7的轴销10的上下各与两个探针的臂固定连接，固定形式保证两个探针的臂保持相对位置，最好是互相平行，使两个探针在移动过程中同步，如探针4在下板移动一个位置，则探针5在上板也移动相应位置。