描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器

在高中物理課 “描繪電場(chǎng)等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)中是用靈敏電流計(jì)來探測(cè)等勢(shì)點(diǎn)位置。本例介紹的描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器，采用聲音來探測(cè)等勢(shì)點(diǎn)位置，實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單而精確。
電路工作原理
該描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器電路由多諧振蕩器、探測(cè)電路和音頻功率放大電路組成，如圖2-28所示。

圖2-28描繪電場(chǎng)等勢(shì)線實(shí)驗(yàn)演示器電路

多諧振蕩器電路由電源開關(guān)S1、電池GB1、電阻器Rl、R2、電容器Cl和時(shí)基集成電路ICl組成。探測(cè)電路由電容器C2、電極A、B和探針C、D組成。音頻功率放大電路由音量電位器RP、電容器C3-C8、電阻器R3-R6、音頻功率放大集成電路IC2、揚(yáng)聲器BL、電源開關(guān)S2和電池GB2組成。接通Sl后，多諧振蕩器通電工作，輸出頻率為lkHz的振蕩信號(hào)。該信號(hào)加到導(dǎo)電紙的兩電極A、B上，在電極A、B間形成交變電流電場(chǎng)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，描繪電場(chǎng)等勢(shì)線時(shí)，既可以用恒定電流電場(chǎng)來模擬靜電場(chǎng)，也可以用交變電流場(chǎng)來模擬靜電場(chǎng)，因?yàn)殪o電場(chǎng)、恒定電流電場(chǎng)和交變電流電場(chǎng)均有相同形狀的等勢(shì)線
分布。在演示用交變電流電場(chǎng)模擬靜電場(chǎng)來描繪電場(chǎng)等勢(shì)線的實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將S2接通，使音頻功率放大電路通電工作，然后用兩探針來探測(cè)電極A、B間的交流電流電場(chǎng) (手持探針D先壓在基準(zhǔn)點(diǎn)上，然后再用探針C找等勢(shì)點(diǎn)，這樣可避免噪聲的發(fā)生)。演示結(jié)果表明:若兩探針探測(cè)到的電場(chǎng)中的兩點(diǎn)為等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，則BL不發(fā)聲;若兩探針探測(cè)到的電場(chǎng)中兩點(diǎn)間有電勢(shì)差時(shí)，BL就會(huì)發(fā)聲。兩點(diǎn)間的電勢(shì)差越大，BL發(fā)聲越響。
元器件選擇
Rl-R6選用1/4W金屬膜電阻器或碳膜電阻器。
Rp選用帶開關(guān) (S2) 的合成膜電位器。
Cl、C4和C7均選用獨(dú)石電容器;C2、C3、C5、C6和C8均選用16V的鋁電解電容器。
lCl選用NE555型時(shí)基集成電路;IC2選用TDA2003型音頻功率放大集成電路。
S1選用微型單極撥動(dòng)式開關(guān)。
GBl和GB2選用6V疊層電池。
BL選用1-3W、8Ω的電動(dòng)式揚(yáng)聲器。
探針D用裸金屬桿代替，探針C用萬用表筆代替。