在高中物理中,我們接觸到的第一個計時設備就是點計時器。為了更好的理解后面的實驗,我們一起來認識一下這個實驗設備。點計時器主要有兩種類型:電磁點計時器和電火花計時器。如下圖所示。
上面兩圖是我們經常使用的電磁打點定時器的結構圖,可以看出打點定時器的主要組成部分有線圈、振動板、永磁體、振動針、限位孔、紙帶、復寫紙。振動板在線圈和永磁體的共同作用下帶動振動針,通過復寫紙在紙帶上打印出點。
原理:電磁打點定時器是一種計時儀器,它采用交流電源供電,工作電壓為4~6V。當電源頻率為50Hz時,每隔0.02s打一個點。電磁打點定時器是利用電磁原理制成的。在通電前,先在打點定時器上裝上紙帶,紙帶上壓上復寫紙。然后將線圈接上50Hz、4~6V的交流電源。此時振子被磁化,在磁力作用下產生振動。每隔0.02s,振針就擊中復寫紙一次打點計時器的使用,在運動物體所拖動的紙帶上就記錄下一系列的點。這些點代表運動物體在不同時刻的位置,相鄰兩點之間的時間間隔為0.02s。通過測量紙帶上這些點之間的距離,就可以定量地研究物體的運動規律。
操作步驟:電磁式打點計時器使用前應固定好,其底座上有兩條凹槽,可用桌夾將其固定在實驗臺邊緣或斜面的一端,注意紙帶中心線與物體運動方向一致或與斜面另一端定滑輪凹槽方向一致。若單獨使用打點計時器,也可用桌夾將其固定在鐵支架支撐桿上。
電磁打點定時器的調整:將打點定時器接上50Hz 6V正弦交流電源(J1202或J1202-1學生電源,打點定時器在7-11V范圍內均能正常工作),讓打點定時器開始工作,觀察振盤的振動是否均勻。若振動不均勻,則調節振盤的調節螺母,直到打點均勻有力,聲音清脆不拖沓,說明打點定時器能正常工作。然后關閉電源。
將碳紙安裝在點式計時儀上,移動碳紙軸,將碳紙壓在壓紙架下面。將紙帶從紙帶限位孔中穿過,再從碳紙下方的另一個限位孔中穿過。
接通電源使打點針工作,調節打點針的高度以剛好在紙上打出一個點為宜,盡量減少打點針與打點紙帶的接觸時間。電磁打點定時器采用交流電,工作電壓在6V以下。
使用注意事項:打點定時器的時間間隔是由電源的頻率決定的英語作文,我們通常使用的交流電頻率是50Hz,那么它的倒數就是它的周期,也就是0.02秒。如果使用的交流電改為100Hz,那么它的時間間隔就不是0.02秒了,而應該是0.01秒。為了保證實驗數據的準確性和打點的清晰性,一定要把紙帶放入限位孔中,并且保證紙帶在限位孔中能平穩移動,紙帶的方向要和物體的運動方向一致,碳紙、振針、紙帶的關系要分清楚,振針要打在碳紙上,紙帶要在碳紙下面。
現在讓我們快速看一下火花計時器。
工作原理:火花點計時器是利用火花放電使色粉點在紙帶上形成點狀痕跡的計時儀器。將火花點計時器接入220V電源,按下脈沖輸出開關,計時器發出的脈沖電流將正極放電針、色粉紙盤軸與負極紙盤軸連接起來,產生火花放電,相當于用火燒一個點。這樣在紙帶上就打出了一系列的點打點計時器的使用,交流電每個周期放電一次。因此,火花點計時器打出的點之間的時間間隔等于交流電的周期。
操作步驟:先將紙帶從碳粉紙盤下方穿過火花定時器,再將火花定時器插頭插入相應電源插座;打開開關,聽到放電聲音,立即拖動紙帶移動,當紙帶完全穿過火花定時器時,及時關閉火花定時器。
結語:通過上面的簡單介紹,兩種打點定時器最大的區別就兩點,一是工作電壓,二是打點原理,這兩點大家最好有個清晰的印象。
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