電荷極性演示器 (一)
本例介紹的電荷極性演示器,采用發光二極管來演示電荷的正、負極性,可用于中學物埋教學。
電路工作原理
該電荷極性演示器電路由電極A、晶體管Vl-V4、時基集成電路ICl、IC2、電阻器Rl-R5、電容器Cl-C7、發光二極管VLl-VL9組成,如圖2-5所示。
電路中,電極A和Cl、C2、C7、Rl、R2、R5、Vl-V4組成觸發放大電路;ICl、IC2和R3、R4、C3-C6組成單穩態延時電路;VLl-VL9組成顯示電路 (三端雙色發光二極管VLl-VL5橫向排列組成“+”字符的“-”筆畫,紅色發光二極管VL6-VL9縱向排列與VL1-VL5組成“+”字符)。演示時,將橡膠棒與毛皮摩擦一下后再與電極A接觸時,Vl和V2導通,V3和V4截
止,C2通過Vl和V2放電后,使ICl的2腳變為低電平,ICl內部的單穩態觸發器翻轉,3腳輸出高電平,使VLl-VL5 中的綠色發光二極管點亮,顯示“-”字符,指示橡膠棒與毛皮摩擦后帶負電荷。與此同時,+4.5V電壓經R3對C3充電,當C3充電至一定值 (約4s)時,IC1的3腳翻轉為低電平,VLl-VL5熄滅。將玻璃棒與絲綢摩擦兩三下后再與電極A接觸時,V3和V4導通,Vl和V2截止,C7經V3和V4放電,使IC2內部的單穩態觸發器翻轉,3腳輸出高電平,使VLl-VL5內部的紅色發光二極管和VL6-VL9均點亮,顯示 “+”字符,指示玻璃棒與絲綢摩擦后帶正電荷。與此同時,+5V電壓經R4對C6充電,延時約4s,IC2內部的單穩態觸發器翻轉,3腳變為低電平,VLl-VL9均熄滅。
元器件選擇
Rl-R5選用1/4W碳膜電阻器或金屬膜電阻器。
Cl選用高頻瓷介電容器;C2、C3和C6、C7均選用耐壓值為lOV的鋁電解電容器;C4和C5選用獨石電容器或滌綸電容器。
VLl-VL5均選用¢5mm的高亮度三端雙色發光二極管;VL6-VL9均選用¢5mm的紅色高亮度發光二極管。
Vl和V4均選用3DG5型硅NPN晶體管;V2和V3選用S9014或3DG9014型硅NPN晶體管。Vl和V2的電流放大倍數值為60,V3和V4的電流放大倍數應為200。
ICl和lC2均選用NE555型時基集成電路。
電極A可用薄銅片或鋁片制作。
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