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电流流动方向演示器(一)

发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:749

在物理教学实验中，演示 "电荷的定向移动形成电流"这一微观现象往往比较困难。本例介绍的电流流动方向演示器，采用发光二极管 (led)来模拟演示直流电流的流动方向，具有形象、直观、易操作等特点。
电路工作原理
该电流流动方向演示器电路由脉冲发生器、led驱动电路和电源极性自动切换电路组成，如图2-1所示。

图2-1 电流流动方向演示器电路(一)
脉冲发生器电路由时基集成电路icl、电阻器rl、r2和电容器cl、c2组成。led驱动电路由发光二极管vll-vllo和十进制计数/脉冲分配器集成电路lc2、1c3组成。电源极性自动切换电路由晶体管vl-v3和电阻器r3-r8组成。脉冲发生器产生的振荡脉冲信号分别加至ic2和1c3的15脚，作为计数时钟脉冲。a、b两端为直流电压输入端，两端外接电源的正、负极性决定led流动显示的方向。
当a端接直流电压的正极，b端接直流电压的负极时，vl和v3导通，v3集电极输出恒定高电平至ic2的15脚 (复位端)，使ic2停止计数，各输出端均输出低电平;此时v2截止，ic3因15脚为低电平而正常计数。ic3在计数脉冲的作用下，其yo-y9端依次输出高电平，使vll-vllo中的红色发光二极管依次轮流点亮，从而模拟显示出某一方向的电荷运动。
当a端接直流电压的负极，而b端直流电压的正极时，v2导通，vl和v3截止，ic3因15脚为高电平而停止计数，ic2在计数脉冲的作用下，其yo-y9输出端依次输出高电平，便vll-vllo中的绿色发光二极管依次轮流点亮，显示电荷的运动方向与直流电压的极性一致。调整r2的阻值，可以改变脉冲发生器的振荡频率，从而改变led的移动速度。
元器件选择
rl和r3-r8选用1/4w的碳膜电阻器或金属膜电阻器;r2选用半密封膜式可变电阻器。
cl和c2选用独石电容器或涤纶电容器。
vll-vllo均选用2ef3o3型两端双色发光二极管，也可用一只红色发光二极管和一只绿色发光二极管反相并联后代替。
vl选用s9014或3dg9014、c8050型硅npn晶体管;v2和v3选用s9015或c8550型硅pnp晶体管。
icl选用ne555或cd7555、ひa555型时基集成电路;ic2和1c3选用cd4017或cc4017型十进制计数/脉冲分配器集成电路。


在物理教学实验中，演示 "电荷的定向移动形成电流"这一微观现象往往比较困难。本例介绍的电流流动方向演示器，采用发光二极管 (led)来模拟演示直流电流的流动方向，具有形象、直观、易操作等特点。
电路工作原理
该电流流动方向演示器电路由脉冲发生器、led驱动电路和电源极性自动切换电路组成，如图2-1所示。

图2-1 电流流动方向演示器电路(一)
脉冲发生器电路由时基集成电路icl、电阻器rl、r2和电容器cl、c2组成。led驱动电路由发光二极管vll-vllo和十进制计数/脉冲分配器集成电路lc2、1c3组成。电源极性自动切换电路由晶体管vl-v3和电阻器r3-r8组成。脉冲发生器产生的振荡脉冲信号分别加至ic2和1c3的15脚，作为计数时钟脉冲。a、b两端为直流电压输入端，两端外接电源的正、负极性决定led流动显示的方向。
当a端接直流电压的正极，b端接直流电压的负极时，vl和v3导通，v3集电极输出恒定高电平至ic2的15脚 (复位端)，使ic2停止计数，各输出端均输出低电平;此时v2截止，ic3因15脚为低电平而正常计数。ic3在计数脉冲的作用下，其yo-y9端依次输出高电平，使vll-vllo中的红色发光二极管依次轮流点亮，从而模拟显示出某一方向的电荷运动。
当a端接直流电压的负极，而b端直流电压的正极时，v2导通，vl和v3截止，ic3因15脚为高电平而停止计数，ic2在计数脉冲的作用下，其yo-y9输出端依次输出高电平，便vll-vllo中的绿色发光二极管依次轮流点亮，显示电荷的运动方向与直流电压的极性一致。调整r2的阻值，可以改变脉冲发生器的振荡频率，从而改变led的移动速度。
元器件选择
rl和r3-r8选用1/4w的碳膜电阻器或金属膜电阻器;r2选用半密封膜式可变电阻器。
cl和c2选用独石电容器或涤纶电容器。
vll-vllo均选用2ef3o3型两端双色发光二极管，也可用一只红色发光二极管和一只绿色发光二极管反相并联后代替。
vl选用s9014或3dg9014、c8050型硅npn晶体管;v2和v3选用s9015或c8550型硅pnp晶体管。
icl选用ne555或cd7555、ひa555型时基集成电路;ic2和1c3选用cd4017或cc4017型十进制计数/脉冲分配器集成电路。


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