电流、磁力线方向演示器
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:1742
电流周围存在着磁场,电流方向与其周围磁场的磁力线方向用右手定则来确定。在物理教学 中,要想准确、形象、生动地演示出磁力线的方向及电流与磁力线方向的关系比较困难。本例介绍的电流、磁力线方向演示器则能形象、直观地演示出电流的方向、电流方向与磁力线方向的关系,还能激发学生的兴趣,加强理解记忆的能力,很快掌握右手定则及相关的知识。
电路工作原理
该电流、磁力线方向演示器电路由电源电路、方波脉冲发生器、脉冲计数器、译码器私led显示电路组成,如图2-16所示。
图2-17发光二极管安装排列示意图
电源电路由电源开关sl、电源变压器t、整流二极管vdl-vd4、滤波电容器cl、c2和三端稳压集成电路lcl组成。方波脉冲发生器由时基集成电路ic2、电阻器rl、r2、电容器c3、c4和二极管vd5组成。脉冲计数器由可预置时钟加/减计数器集成电路ic3和电阻器r3、电容器c5、加/减控制开关s2组成。译码器由译码器集成电路ic4和1c5组成。led显示电路由发光二极管vll-vl32和电阻器r4、r5组成。接通电源开关sl,交流220v电压经t降压、vdl-vd4整流、cl滤波及icl稳压后,为ic2-ic5提供5v直流电压。方波脉冲发生器通电振荡工作后,从ic2的3脚输出频率为5hz的方波脉冲信号。作为ic3的计数脉冲。脉冲不计数器在计数脉冲的作用下,从ic3的qo-q3端输出8421编码信号。此信号经ic4和1c5译成相应的十进制数,其so-s15输出的依次输出高电平,使各输出端外接的发光二极管轮流发光,形象地模拟出电流的方向或磁力线的方向。s2是加/减法计数控制开关。将s2置于“u”位置时,lc4和1c5作加法计 数,发光二极管的发光顺序为vll(vll7)→vl2 (vll8)→vl3(vl19)…→vll5(vl31)→vll6(vl32),呈现出一种逆时针 “流动”方问。将s2置于“d”位置时,ic4和1c5作减法计数,发光二极管的发光顺序为vll6(vl32)→vll5(vl31)→vll4(vl30)…→vl2
(vll8)→vll(vll7),模拟出顺时针 “流动”方向。制作安装时,将vll7-vl32均匀地安装在一个圆周上,将vll-vll6均匀地安装在一个与圆周中心垂直的圆柱体上,如图2-17所示。使用时,若用vll-vll6模拟电流的方向,用vll7-vl32模拟磁力线的方向,则可演示直线电流及其磁力线的方向关系;若用vll7-vl32模拟电流方向时,则可演示环形电流(螺线管)与其磁力线方向的关系。
元器件选择
rl-r5选用1/4w碳膜电阻器或金属膜电阻器。
cl选用耐压值为25v的铝电解电容器;c2选用耐压值为16v的铝电解电容器;c3-c5均选用独石电容器或涤纶电容器。
vd4均选用1n4001或1n4007型硅整流二极管;vds选用ln4148型硅开关二极管。
vll-vl32均选用φ5mm的高亮度发光二极管,vll-vll6选红色,vll7-vl32选绿色。
icl选用lm7805型三端稳压集成电路;lc2选用ne555型时基集成电路;ic3选用
cd4516型可预置时钟加/减计数器集成电路;ic4和1c5均选用cd4514型4-16线译码器集成电路。
s1选用单极船形电源开关;s2选用单极双位拨动式开关。
电流周围存在着磁场,电流方向与其周围磁场的磁力线方向用右手定则来确定。在物理教学 中,要想准确、形象、生动地演示出磁力线的方向及电流与磁力线方向的关系比较困难。本例介绍的电流、磁力线方向演示器则能形象、直观地演示出电流的方向、电流方向与磁力线方向的关系,还能激发学生的兴趣,加强理解记忆的能力,很快掌握右手定则及相关的知识。
电路工作原理
该电流、磁力线方向演示器电路由电源电路、方波脉冲发生器、脉冲计数器、译码器私led显示电路组成,如图2-16所示。
图2-17发光二极管安装排列示意图
电源电路由电源开关sl、电源变压器t、整流二极管vdl-vd4、滤波电容器cl、c2和三端稳压集成电路lcl组成。方波脉冲发生器由时基集成电路ic2、电阻器rl、r2、电容器c3、c4和二极管vd5组成。脉冲计数器由可预置时钟加/减计数器集成电路ic3和电阻器r3、电容器c5、加/减控制开关s2组成。译码器由译码器集成电路ic4和1c5组成。led显示电路由发光二极管vll-vl32和电阻器r4、r5组成。接通电源开关sl,交流220v电压经t降压、vdl-vd4整流、cl滤波及icl稳压后,为ic2-ic5提供5v直流电压。方波脉冲发生器通电振荡工作后,从ic2的3脚输出频率为5hz的方波脉冲信号。作为ic3的计数脉冲。脉冲不计数器在计数脉冲的作用下,从ic3的qo-q3端输出8421编码信号。此信号经ic4和1c5译成相应的十进制数,其so-s15输出的依次输出高电平,使各输出端外接的发光二极管轮流发光,形象地模拟出电流的方向或磁力线的方向。s2是加/减法计数控制开关。将s2置于“u”位置时,lc4和1c5作加法计 数,发光二极管的发光顺序为vll(vll7)→vl2 (vll8)→vl3(vl19)…→vll5(vl31)→vll6(vl32),呈现出一种逆时针 “流动”方问。将s2置于“d”位置时,ic4和1c5作减法计数,发光二极管的发光顺序为vll6(vl32)→vll5(vl31)→vll4(vl30)…→vl2
(vll8)→vll(vll7),模拟出顺时针 “流动”方向。制作安装时,将vll7-vl32均匀地安装在一个圆周上,将vll-vll6均匀地安装在一个与圆周中心垂直的圆柱体上,如图2-17所示。使用时,若用vll-vll6模拟电流的方向,用vll7-vl32模拟磁力线的方向,则可演示直线电流及其磁力线的方向关系;若用vll7-vl32模拟电流方向时,则可演示环形电流(螺线管)与其磁力线方向的关系。
元器件选择
rl-r5选用1/4w碳膜电阻器或金属膜电阻器。
cl选用耐压值为25v的铝电解电容器;c2选用耐压值为16v的铝电解电容器;c3-c5均选用独石电容器或涤纶电容器。
vd4均选用1n4001或1n4007型硅整流二极管;vds选用ln4148型硅开关二极管。
vll-vl32均选用φ5mm的高亮度发光二极管,vll-vll6选红色,vll7-vl32选绿色。
icl选用lm7805型三端稳压集成电路;lc2选用ne555型时基集成电路;ic3选用
cd4516型可预置时钟加/减计数器集成电路;ic4和1c5均选用cd4514型4-16线译码器集成电路。
s1选用单极船形电源开关;s2选用单极双位拨动式开关。
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