平行板电容器电容与距离和面积关系的演示装置制造方法及图纸

平行板电容器电容与距离和面积关系的演示装置，两块相同的圆形薄板,一个在上、一个在下，分别称为上端圆形薄板和下端圆形薄板，上端圆形薄板和下端圆形薄板的中心都有一个圆孔,每个圆孔的圆心和所在圆形薄板的圆心重合，上端圆形薄板的中心圆孔小于下端圆形薄板的中心圆孔，上端圆形薄板的中心圆孔又称上端轴孔，上端轴孔内侧有螺纹;底座为阶梯圆柱，分为上部圆柱、中部圆柱和下部圆柱三部分。通过与圆形薄板相结合的螺纹转动发生竖直方向上的位移，从而改变两个平行板之间的距离，通过内外两个圆柱筒的相对转动改变平行板之间导电膜的相对面积，且操作简单，制作材料简易，方便教学中探讨平行板电容器的容值与相对面积和相对距离的关系。

Demonstration device of the relationship between capacitance, distance and area of parallel plate capacitor

The demonstration device of the relationship between the capacitance of the parallel plate capacitor and the distance and area, two identical circular plates, one at the top and one at the bottom, are respectively called the circular plate at the top and the circular plate at the bottom. The center of the circular plate at the top and the circular plate at the bottom have a circular hole. The center of each circular hole coincides with the center of the circular plate. The central hole of the circular plate at the top is smaller than the bottom The center hole of the end circular sheet, the center hole of the upper circular sheet, also known as the upper shaft hole, has threads inside the upper shaft hole; the base is a stepped cylinder, which is divided into three parts: the upper cylinder, the middle cylinder and the lower cylinder. Through the rotation of the screw thread combined with the circular thin plate, the displacement occurs in the vertical direction, thus changing the distance between the two parallel plates, changing the relative area of the conductive film between the parallel plates through the relative rotation of the inner and outer cylinder, and the operation is simple and the material is simple, so that the relationship between the capacitance of the parallel plate capacitor and the relative area and the relative distance is discussed in the teaching.

【技术实现步骤摘要】
平行板电容器电容与距离和面积关系的演示装置
本技术涉及物理领域，具体涉及一种平行板电容器装置。
技术介绍
在实际学习中，我们最先接触到的非线性电器元件就是电容，其中平行板电容器计算方法最为简单，更容易理解，对于初步学习电路基础的学生更是重要，但在教学中，并没有能供给学生动手实验验证理论知识的设备，而自制的平行板电容器的容量值往往只有纳法量级，使用万用表的电容档测量时，误差可达到百分之五十以上，实验结果很难令人信服，若要扩大电容的容值，则制作电容器的材料及工序会变得复杂，成本也会相应提高，并不适合学生的教学。近10年来我国电力电容器制造业不论在技术上还是在生产规模上都呈现出飞跃式的发展，这是世人所公认的。我们的高压电容器实现了全膜化，产品技术经济指标和外观都有了今非昔比的变化，尤其在实现直流输电用电容器国产化方面做出了突出的业绩。油浸全膜电容器：电容器可以由芯子、外壳、引出电极组成，但是，为了避免氧化腐蚀而能长久使用，会填充一些防止芯子与外部空气水分接触的绝缘固体或绝缘液体，绝缘固体一般是环氧树脂，绝缘液体一般是油。油浸式电容器，填充的就是绝缘油了，比如聚丁烯、硅油、蓖麻油等。但并没有简单易做的装置供给探究平行板电容器的一些性质，对于新一代学生动手能力的培养以及基础实验教学并没有什么促进作用。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种制作和操作方便的简易平行板电容器电容与距离和面积关系的演示装置,不仅能探究平行板电容器的容值与板相对距离的关系，还能探究平行板电容器的容值与板中导电膜之间的相对面积的关系。本技术解决其技术问题采用的技术方案是：平行板电容器电容与距离和面积关系的演示装置,其特征是:两块相同的圆形薄板,一个在上、一个在下，分别称为上端圆形薄板和下端圆形薄板，上端圆形薄板和下端圆形薄板的中心都有一个圆孔,每个圆孔的圆心和所在圆形薄板的圆心重合，上端圆形薄板的中心圆孔小于下端圆形薄板的中心圆孔，上端圆形薄板的中心圆孔又称上端轴孔，上端轴孔内侧有螺纹;底座为阶梯圆柱，阶梯圆柱上表面有一个中心圆孔，底座中心圆孔的圆心和底座上表面的圆心重合；下端圆形薄板的中心圆孔套入底座圆柱,下端圆形薄板的上表面与底座上表面为同一个平面，下端圆形薄板能够绕底座阶梯圆柱的中心轴线旋转;上端圆形薄板中心圆孔和底座中心圆孔连接一个轴，上端圆形薄板平行于下端圆形薄板；两个圆形薄板相对的两面的半圆形部分有导电膜,即导电膜占据半个圆面,其中圆孔的面积相对与圆形薄板的面积能够忽略(即圆孔的面积远小于圆形薄板的面积，比如圆孔的面积为圆形薄板的面积1/200-1/400)；两块圆形薄板能够相对旋转和相对平移。下端圆形薄板的中心圆孔固定一个圆筒，即中心圆筒,中心圆筒外侧的上端紧贴圆形薄板，即中心圆筒上表面和下端圆形薄板上表面在同一个平面,中心圆筒能够插入底座阶梯圆柱的上部圆柱的外侧、中心圆筒下端接触中部圆柱上端的圆环面，中心圆筒上表面、上部圆柱上表面和下端圆形薄板上表面为同一个平面；底座分为三个圆柱体，即三个一体圆柱共中心轴线，三个圆柱分别称为上部圆柱、中部圆柱和下部圆柱，下部圆柱为一个带有指针架的矮圆柱；中间圆柱为直径与下端圆形薄板的中心圆筒外侧直径相等的圆柱；上端圆柱为直径与下端圆形薄板的中心圆筒内侧直径相等的圆柱；指针架为由一根水平杆与一根竖直杆组成的直角架，竖直杆的一端有一个竖直的指针；上部圆柱上表面的中心圆孔称为下端轴孔，上端轴孔和下端轴孔的一侧都有一个插销孔，两个插销孔插入插销后的插销中心轴线与两个轴孔插入轴后的转轴中心轴线相互平行。下端圆形薄板圆周的一端具有旋转把手，即下端圆形薄板侧面固定一个旋转手柄；下端圆形薄板的中心圆柱的下端圆环面具有圆环形凹槽，凹槽中有塑料珠，塑料珠与底座阶梯圆柱的中部圆柱的上端圆环面相接触，中心圆筒能通过塑料珠的滚动而与底座产生相对转动，从而实现与上端圆形薄板之间的相对转动；下端圆形薄板的圆周上刻有360度的刻度线，用于测量转动角度。轴与下端轴孔内壁和上端轴孔之间的缝隙能够忽略，轴的下部的外侧有一个凸起能够使凸起的下方光滑接触底座上部圆柱的上端表面，即轴能够在下端轴孔内部转动并确保底座不转动,即轴外侧与下端轴孔内壁光滑接触;轴的凸起的上方轴外侧有外螺纹，上端圆形薄板的中心圆孔通过内螺纹连接到轴上，用插销连接上端圆形薄板的插销孔与底座插销孔，此时上端圆形薄板和下端圆形薄板之间的相对位置固定、上端圆形薄板不能发生转动、上端圆形薄板只能发生竖直方向的平移,即轴螺纹的旋转能够带动上端圆形薄板在竖直方向发生平移，此时轴的转动只能改变上端圆形薄板和下端圆形薄板之间的距离；下端圆形薄板的中心圆筒面积相对于下端圆形薄板的面积能够忽略（比如中心上端圆筒的横截圆面积为圆形薄板面积的1/100-1/200）；将下端圆形薄板的旋转把手绕着轴转动，下端圆形薄板能够绕底座上端圆柱旋转从而改变上端圆形薄板和下端圆形薄板导电部分的相对面积。插销连接上端圆形薄板的插销孔与底座插销孔，插销上刻有刻度线，刻度线的零点位于底座上端圆柱的上表面；通过读出插销上的刻度示数，将读出的数减去上端圆形薄板的厚度即为两板的相对距离。上端圆形薄板和下端圆形薄板之间能够插入电介质板，即电介质板为圆形薄板、直径与上端圆形薄板相等，电介质板的中心有圆孔，中心圆孔能够套入轴。电介质板的厚度为一个系列，分别为1mm、2mm、2mm、5mm、10mm、20mm、20mm、50mm，能够叠加成1-110mm之间的任意厚度。圆形薄板，底座，插销和轴均为绝缘体，圆形薄板表面光滑，不漏电，且仅有一半附有导电膜（即沿圆形薄板的一条直径将圆形薄板分为两个部分，一部分附有导电膜，而另一部分则不作处理）。本技术的有益效果：装置材料易找，制作方便，能同时探究平行板电容器容值与相对面积和相对距离的关系，极其适合教学使用。采用这样的装置后，实验时，由于可通过螺纹运动是平行板电容器的两板相对距离发生改变，通过下端圆形薄板内外圆柱的相对转动改变平行板电容器两板之间导电膜的相对面积，并可以采取万用表的电容档直接获得平行板电容器的容值，因而，可以极为简单的获得平行板电容器的容值与相对面积和相对距离的关系。附图说明图1：本技术演示装置的组成图；图2：本技术演示装置的组成剖面图；图3：本技术演示装置底座的组成图；图4：本技术演示装置底座的俯视图；图5：本技术演示装置底座的俯剖面图；图6：本技术演示装置下端圆面（圆形薄板）的组成图；图7：本技术演示装置下端圆面（圆形薄板）的俯视图；图8：本技术演示装置下端圆面圆形薄板的仰视图；图9：本技术演示装置下端圆面（圆形薄板）的剖视图；图10：本技术演示装置轴和插销的组成图；图11：本技术演示装置上端圆面（圆形薄板）的组成图（顶视图）；图12：本技术演示装置上端圆面（圆形薄板）的剖视图；图13：本技术演示装置的距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.平行板电容器电容与距离和面积关系的演示装置,其特征是:两块相同的圆形薄板,一个在上、一个在下，分别称为上端圆形薄板和下端圆形薄板，上端圆形薄板和下端圆形薄板的中心都有一个圆孔,每个圆孔的圆心和所在圆形薄板的圆心重合，上端圆形薄板的中心圆孔小于下端圆形薄板的中心圆孔，上端圆形薄板的中心圆孔又称上端轴孔，上端轴孔内侧有螺纹;底座为阶梯圆柱，分为上部圆柱、中部圆柱和下部圆柱三部分，三个圆柱共中心轴线，上部圆柱的上表面也简称为底座上表面；上部圆柱上表面有一个中心圆孔，也能够称为底座中心圆孔；底座中心圆孔的圆心和底座上表面的圆心重合；下端圆形薄板的中心圆孔套入上部圆柱外侧, 下端圆形薄板的上表面与底座上表面为同一个平面，下端圆形薄板能够绕底座阶梯圆柱的中心轴线旋转; 上端圆形薄板中心圆孔和底座中心圆孔连接一个轴，轴垂直于上端圆形薄板下表面、也垂直于下端圆形薄板上表面，上端圆形薄板下表面平行于下端圆形薄板上表面；两个圆形薄板相对的两面是指上端圆形薄板下表面和下端圆形薄板上表面，两个圆形薄板相对的两面的半圆形部分有导电膜,即导电膜占据半个圆面,其中圆孔的面积相对于圆形薄板的面积能够忽略；两块圆形薄板能够相对旋转和相对平移。/n...

【技术特征摘要】
1.平行板电容器电容与距离和面积关系的演示装置,其特征是:两块相同的圆形薄板,一个在上、一个在下，分别称为上端圆形薄板和下端圆形薄板，上端圆形薄板和下端圆形薄板的中心都有一个圆孔,每个圆孔的圆心和所在圆形薄板的圆心重合，上端圆形薄板的中心圆孔小于下端圆形薄板的中心圆孔，上端圆形薄板的中心圆孔又称上端轴孔，上端轴孔内侧有螺纹;底座为阶梯圆柱，分为上部圆柱、中部圆柱和下部圆柱三部分，三个圆柱共中心轴线，上部圆柱的上表面也简称为底座上表面；上部圆柱上表面有一个中心圆孔，也能够称为底座中心圆孔；底座中心圆孔的圆心和底座上表面的圆心重合；下端圆形薄板的中心圆孔套入上部圆柱外侧,下端圆形薄板的上表面与底座上表面为同一个平面，下端圆形薄板能够绕底座阶梯圆柱的中心轴线旋转;上端圆形薄板中心圆孔和底座中心圆孔连接一个轴，轴垂直于上端圆形薄板下表面、也垂直于下端圆形薄板上表面，上端圆形薄板下表面平行于下端圆形薄板上表面；两个圆形薄板相对的两面是指上端圆形薄板下表面和下端圆形薄板上表面，两个圆形薄板相对的两面的半圆形部分有导电膜,即导电膜占据半个圆面,其中圆孔的面积相对于圆形薄板的面积能够忽略；两块圆形薄板能够相对旋转和相对平移。


2.根据权利要求1所述的平行板电容器电容与距离和面积关系的演示装置,其特征是:下端圆形薄板的中心圆孔固定了一个圆筒，即中心圆筒能够插入底座阶梯圆柱的上部圆柱的外侧、中心圆筒下端接触中部圆柱上端的圆环面，中心圆筒上表面、上部圆柱上表面和下端圆形薄板上表面为同一个平面；最底端圆柱，即下部圆柱为一个带有指针架的矮圆柱；中部圆柱为直径与下端圆形薄板的中心圆筒外侧直径相等的圆柱；上部圆柱为直径与下端圆形薄板的中心圆筒内侧直径相等的圆柱；指针架为由一根水平杆与一根竖直杆组成的直角架，竖直杆的一端有一个竖直的指针；上部圆柱上表面的中心圆孔称为下端轴孔，上端轴孔和下端轴孔的一侧都有一个插销孔，两个插销孔插入插销后的插销中心轴线与两个轴孔插入轴后的转轴中心轴线相互平行。


3.根据权利要求2所述的平行板电容器电容与距离和面积关系的演示装置,其特征是:下端圆形薄板圆周的一端具有旋转把手，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李莉，胡再国，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：新型
国别省市：四川;51