[实用新型]一种温度数显型焦耳定律演示器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种教学仪器，特别是一种温度数显型焦耳定律演示器。

背景技术

在新编义务教育物理课程标准（2012年2月颁布）中提出：“通过实验，探究并了解焦耳定律”，焦耳定律实验装置是保障实验成功的关键。现有教学演示使用电阻丝通电加热煤油，通过水银温度计测量温度，来探究焦耳定律，占用时间太长，不适于中学课堂教学；后来用电阻丝通电加热密闭容器内的空气，空气受热体积膨胀，推动U形管内的液柱升高，比较受热膨胀大小，来探究焦耳定律，这种实验仪器占用时间短，有助于课堂教学实验，但是，比较受热膨胀大小是一种间接定性实验，没有直接感受温度，具有误差大、可见度小、灵敏度低且不太直观的缺陷。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种精确度高、可见度大 、灵敏度高、直观性强的温度数显型焦耳定律演示器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：包括底座和垂直设在底座上的背板，背板上设有两组电阻器系统以及与电阻器系统配套的温度采集显示系统；

所述每组电阻器系统均包括由透明材料制成的容器体、设在容器体顶部并与容器体密封连接的盖体以及设在容器体内的电阻，盖体上设有与电阻连接的两个接线柱；

所述温度采集显示系统包括温度传感器、微处理器和温度数显屏，温度传感器设在容器体内并与微处理器的信号输入端连接，温度数显屏设在背板上部并与微处理器的信号输出端连接。

采用上述技术方案，使用电源、开关、导线、电流表与接线柱连接形成闭合回路，电阻发热，容器体内温度升高，温度传感器将采集到的温度信号传输给微处理器，微处理器将温度信号转化为数字信号通过温度数显屏显示出电阻发出的热量Q。电流表测试出的电流I为定值，电阻的阻值也知道，隔一段时间t秒记录一次Q的大小，根据这些数值，可以计算出热量Q=I2Rt，从而演示与探究出焦耳定律，可以比较通电导体放出的热量与电流强度、电阻和通电时间有关（Q=I2Rt）的所有演示实验。并更换不同的电源，即改变电流I的大小再测试。

本实用新型具有可见度大，灵敏度高、直观性强，不仅可以用于教学演示，也可以用于学生进行分组实验，探究观察电流通过导体产生的热量与电阻的关系、探究观察电流通过导体产生的热量与电流强度的关系、探究观察电流通过导体产生的热量与通电时间的关系；由于采用了传感器技术测量温度，节省了实验时间，提高了精确度，增强了实验效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种温度数显型焦耳定律演示器，包括底座1和垂直设在底座1上的背板2，背板2上设有两组的电阻器系统以及与每一组电阻器系统配套的两组温度采集显示系统；

每组电阻器系统均包括由透明材料制成的容器体3、设在容器体3顶部并与容器体3密封连接的盖体4以及设在容器体3内的电阻5，盖体4上设有与电阻5连接的两个接线柱6。

每组温度采集显示系统均包括温度传感器7、微处理器8和温度数显屏9，温度传感器7设在容器体3内并与微处理器8的信号输入端连接，温度数显屏9设在背板2上部并与微处理器8的信号输出端连接；

（1）、容器体3和盖体4形成的密闭容器用透明材料制造，可以观察内部封装的电阻5和温度传感器7。

（2）、分别封装在两个容器体3内的电阻5（阻值分别是10Ω、5Ω）应是绕线电阻器或电阻丝，焊接在接线柱下端，固定在盖体4上；

（3）、封装在容器体3内的温度传感器7为直热式负温度系数热敏电阻器，在温度为15℃～35℃范围内，热敏电阻的阻值随温度变化应有单向明显变化。热敏电阻器的引线端固定在盖体4上并与微处理器8连接。

（4）、微处理器8（CPU）工作电压为DC 6V，最大工作电流不大于50mA，应能处理温度传感器7采集的信息，并将其转换成温度变化显示，显示分辨率为0.1℃，显示的误差不大于±1℃。

（5）、温度数显屏9采用三位数字半导体数码管，每位数字尺寸不小于20mm×28mm

（6）、两个密闭容器各自独立工作，通电时间不同、电流大小不同，所产生的热量（温度升高）也不同。

在进行演示或实验时，使用电源、开关、导线、电流表与两个接线柱6连接形成闭合回路，电阻5发热，容器体3内温度升高，温度传感器7将采集到的温度信号传输给微处理器8，微处理器8将温度信号转化为数字信号通过温度数显屏9显示出电阻5发出的热量Q。电流表测试出的电流I为定值，电阻5的阻值也知道，隔一段时间t秒记录一次Q的大小，根据这些数值，可以计算出热量Q=I2Rt，从而演示与探究出焦耳定律，可以比较通电导体放出的热量与电流强度、电阻和通电时间有关（Q=I2Rt）的所有演示实验。并更换不同的电源，即改变电流I的大小再测试。