適用于導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于物理靜電場(chǎng)實(shí)驗(yàn)儀技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于導(dǎo)電微晶靜電 場(chǎng)描繪儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆。
【背景技術(shù)】
[0002] 電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)是描述靜電場(chǎng)分布的兩個(gè)基本物理量，但是這兩個(gè)量的直接測(cè)量 很困難，所以實(shí)驗(yàn)中常根據(jù)靜電場(chǎng)和電流場(chǎng)具有相同數(shù)學(xué)方程的特點(diǎn)，利用電流場(chǎng)的分布 模擬靜電場(chǎng)的分布。首先利用電流場(chǎng)模擬出靜電場(chǎng)的等勢(shì)面，再根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處 正交的特點(diǎn)做出電場(chǎng)線，整個(gè)電場(chǎng)分布就可以用幾何圖形清楚地表示出來。目前普通物理 實(shí)驗(yàn)中廣泛使用的靜電場(chǎng)描繪儀都存在著一些弊端。GVZ-4型導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀，是一 種便攜式導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀，包括箱體，電控器和兩塊導(dǎo)電微晶，其中第一塊導(dǎo)電微晶 上設(shè)置同心圓電極和平行導(dǎo)線電極，第二塊導(dǎo)電微晶上設(shè)置劈尖形電極和聚焦電極。同心 圓電極上印有極坐標(biāo);平行導(dǎo)線電極、劈尖形電極和聚焦電極上均印有平面直角坐標(biāo);實(shí)驗(yàn) 用坐標(biāo)紙有兩類，一類紙上印有極坐標(biāo)，另一類紙上印有平面直角坐標(biāo)。紙質(zhì)坐標(biāo)和電極上 坐標(biāo)可以完全重合。
[0003] 試驗(yàn)時(shí)，利用單臂測(cè)試探針測(cè)量出等勢(shì)點(diǎn)C(或D)后，以電極A(或B)為參考原點(diǎn)，利 用數(shù)坐標(biāo)線條數(shù)的方法確定其在導(dǎo)電微晶上的位置，然后在坐標(biāo)紙上確定出電極A(或B)的 位置，以相同的電極為參考原點(diǎn)，數(shù)出相同的坐標(biāo)線條數(shù)確定C(或D)在坐標(biāo)紙上的位置，如 圖2所示。
[0004] 但是上述過程存在以下幾個(gè)問題：
[0005] 1、通過沿x(水平)和y(豎直)兩個(gè)方向數(shù)坐標(biāo)線條數(shù)確定等勢(shì)點(diǎn)C(或D)的位置，耗 時(shí)長(zhǎng)且容易數(shù)錯(cuò)；
[0006] 2、數(shù)坐標(biāo)線過程中，單臂測(cè)試探針的位置容易滑動(dòng)，還需要重新尋找等勢(shì)點(diǎn)C(或 D)；
[0007] 當(dāng)?shù)葎?shì)點(diǎn)為D(非X向和y向坐標(biāo)線的交點(diǎn)）時(shí)，在導(dǎo)電微晶上和在坐標(biāo)紙上確定D點(diǎn) 位置均需要估讀，會(huì)有兩次估讀誤差；
[0008] 3、長(zhǎng)期使用時(shí)，單臂測(cè)試探針針頭與導(dǎo)電微晶相摩擦，不僅損傷導(dǎo)電微晶，且使探 針針頭變粗，使測(cè)量的等勢(shì)點(diǎn)為一個(gè)面，引入測(cè)量誤差。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中描述的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種確定等勢(shì)點(diǎn)位置 時(shí)間短、測(cè)量精度高、適用范圍廣、實(shí)驗(yàn)成本低的靜電場(chǎng)測(cè)量筆適用于導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪 儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：
[0011] -種適用于導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆，包括絕緣底座、導(dǎo)線 和測(cè)量筆，導(dǎo)線的一端與測(cè)量筆連接，導(dǎo)線的另一端穿過絕緣底座作為電控器連接線，在絕 緣底座的下端面設(shè)置有靜定位點(diǎn)和動(dòng)定位點(diǎn)。
[0012] 所述絕緣底座的下端面設(shè)置有直線導(dǎo)軌，動(dòng)定位點(diǎn)安裝在直線導(dǎo)軌上，靜定位點(diǎn) 固定設(shè)置在絕緣底座下端面的一端。
[0013] 在位于絕緣底座上方的導(dǎo)線上套設(shè)有金屬軟管。
[0014] 所述金屬軟管的上端設(shè)有內(nèi)螺紋，在金屬軟管的下端設(shè)有外螺紋，金屬軟管的下 端伸入絕緣底座的安裝孔內(nèi)，與安裝孔螺紋連接并由螺母固定在絕緣底座上;金屬軟管的 上端與測(cè)量筆的上端螺紋連接。
[0015] 所述測(cè)量筆的側(cè)端設(shè)有側(cè)壓鍵，在測(cè)量筆的下端安裝有鉛筆芯。
[0016] 本實(shí)用新型以絕緣底座上的動(dòng)定位點(diǎn)和靜定位點(diǎn)為兩個(gè)固定點(diǎn)，以測(cè)量筆的鉛筆 芯為測(cè)試點(diǎn)，利用測(cè)試點(diǎn)找到等勢(shì)點(diǎn)，并與兩個(gè)固定點(diǎn)構(gòu)成穩(wěn)定的三角形，這三個(gè)點(diǎn)為該三 角形的頂點(diǎn)，根據(jù)幾何學(xué)知識(shí)，當(dāng)三角形沒有形變時(shí)，無(wú)論將其放置于何處，該三角形三個(gè) 頂點(diǎn)的相對(duì)位置不會(huì)發(fā)生變化。因此，只要在坐標(biāo)紙上將三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆的兩個(gè)定位 點(diǎn)放置于相應(yīng)的參考點(diǎn)后，等勢(shì)點(diǎn)的位置就隨之而確定。
[0017] 本實(shí)用新型不僅能極大地提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)精度，而且還具有如下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：
[0018] 1)、無(wú)需專用坐標(biāo)紙，降低了實(shí)驗(yàn)成本。利用三點(diǎn)式定位法確定等勢(shì)點(diǎn)時(shí)，可以在 任意一張白紙上繪制出等勢(shì)曲線，無(wú)需購(gòu)買專用的坐標(biāo)紙，降低了實(shí)驗(yàn)成本。
[0019] 2)、無(wú)需在導(dǎo)電微晶上繪制坐標(biāo)線，減少了制造工藝，在提高制造精度的同時(shí)，也 降低了生產(chǎn)成本。
[0020] 3)、適用范圍廣，可描繪任意形狀帶電體的電場(chǎng)分布。利用本實(shí)用新型描繪靜電場(chǎng) 時(shí)，由于無(wú)需在導(dǎo)電微晶上繪制坐標(biāo)線，也無(wú)需專用坐標(biāo)紙，所以就無(wú)需事先知道帶電體的 靜電場(chǎng)分布情況，因而可以繪制任意形狀帶電體的電場(chǎng)分布。
[0021] 本實(shí)用新型繪制靜電場(chǎng)速度快、精度高、適用范圍廣、實(shí)驗(yàn)成本低，可以為學(xué)生節(jié) 省大量的時(shí)間，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)可以從事更多的實(shí)驗(yàn)探索，能極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí) 熱情和興趣。
【附圖說明】
[0022] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試方式示意圖。
[0023] 圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖3為本實(shí)用新型的測(cè)試方式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 實(shí)施例：如圖2所示，一種適用于導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆， 包括絕緣底座1、導(dǎo)線和測(cè)量筆3。所述絕緣底座1的下端面設(shè)置有直線導(dǎo)軌、靜定位點(diǎn)4和動(dòng) 定位點(diǎn)5,動(dòng)定位點(diǎn)5安裝在直線導(dǎo)軌上，靜定位點(diǎn)4固定設(shè)置在絕緣底座1下端面的一端。
[0026] 導(dǎo)線的一端與測(cè)量筆3連接，導(dǎo)線的另一端穿過絕緣底座1作為電控器連接線6,且 在位于絕緣底座1上方的導(dǎo)線上套設(shè)有金屬軟管2，金屬軟管可自由彎曲。所述金屬軟管2的 上端設(shè)有內(nèi)螺紋，在金屬軟管2的下端設(shè)有外螺紋，金屬軟管2的下端伸入絕緣底座1的安裝 孔內(nèi)，與安裝孔螺紋連接并由螺母固定在絕緣底座1上;金屬軟管2的上端與測(cè)量筆3的上端 螺紋連接。
[0027] 所述測(cè)量筆3的側(cè)端設(shè)有側(cè)壓鍵7,側(cè)壓鍵用于控制測(cè)量筆是否導(dǎo)通工作;在測(cè)量 筆3的下端安裝有鉛筆芯8,方便在紙上劃線和擦除，而且鉛筆芯較細(xì)，定位準(zhǔn)確且使用過程 中不會(huì)劃傷導(dǎo)電微晶。
[0028] 下面以平行電極電場(chǎng)為例，具體說明使用本實(shí)用新型得到等勢(shì)線的步驟。具體如 圖3所示。具體操作步驟如下：
[0029] 1)、連接好電壓測(cè)量裝置，電極通電，根據(jù)導(dǎo)電微晶上電極A和電極B的位置，在描 繪坐標(biāo)紙上確定兩個(gè)電極的對(duì)應(yīng)位置的遽和J ;
[0030] 2)、將電控器連接線6連接到電控器上，給測(cè)量筆3供電；
[0031] 3)、將靜定位點(diǎn)4固定到導(dǎo)電微晶的電極A處，滑動(dòng)動(dòng)定位點(diǎn)5到導(dǎo)電微晶的電極B 處后固定；
[0032] 4)、拉動(dòng)金屬軟管2,使測(cè)量筆3下端的鉛筆芯在導(dǎo)電微晶上滑動(dòng)，找到要求電勢(shì)的 等電勢(shì)點(diǎn)C或D;
[0033] 5)、將測(cè)試筆3和絕緣底座1平移至描繪坐標(biāo)紙上，并使靜定位點(diǎn)4放到道處，動(dòng)定 位點(diǎn)5放到:?處，在平移過程中保證金屬軟管2和鉛筆芯8不變形；
[0034] 6)、鉛筆芯8在描繪坐標(biāo)紙上對(duì)應(yīng)的位置就是得到的等電勢(shì)點(diǎn)C或D在描繪坐標(biāo)紙 上的對(duì)應(yīng)位置:織或:_:，并用鉛筆芯8在描繪坐標(biāo)紙上做標(biāo)志；
[0035] 7)、重復(fù)步驟3)-6)找到多個(gè)等電勢(shì)點(diǎn)，將各等電勢(shì)點(diǎn)連接可以得到一條等勢(shì)線。
[0036] 8)、改變要求電勢(shì)的值，重復(fù)步驟3)-7)，可以得到多條等電勢(shì)線。
[0037] 顯然，采用本實(shí)用新型描繪坐標(biāo)紙可以使用白紙，導(dǎo)電微晶實(shí)驗(yàn)板上也可以不畫 坐標(biāo)線，本實(shí)用新型采用任意點(diǎn)為參考點(diǎn)，能夠適用于各種形狀的電極。
[0038] 而且，在實(shí)驗(yàn)過程中，也可省略步驟1)，只需將靜定位點(diǎn)和動(dòng)定位點(diǎn)在導(dǎo)電微晶上 確定好位置后，平移至描繪坐標(biāo)紙上，靜定位點(diǎn)和動(dòng)定位點(diǎn)在描繪坐標(biāo)紙上的位置即是導(dǎo) 電微晶上的電極在描繪坐標(biāo)紙上的對(duì)應(yīng)位置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種適用于導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆，其特征在于:包括絕緣 底座（1)、導(dǎo)線和測(cè)量筆(3)，導(dǎo)線的一端與測(cè)量筆(3)連接，導(dǎo)線的另一端穿過絕緣底座（1) 作為電控器連接線(6)，在絕緣底座(1)的下端面設(shè)置有靜定位點(diǎn)(4)和動(dòng)定位點(diǎn)(5)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆，其特 征在于:所述絕緣底座（1)的下端面設(shè)置有直線導(dǎo)軌，動(dòng)定位點(diǎn)(5)安裝在直線導(dǎo)軌上，靜定 位點(diǎn)(4)固定設(shè)置在絕緣底座(1)下端面的一端。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的適用于導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆，其 特征在于:在位于絕緣底座(1)上方的導(dǎo)線上套設(shè)有金屬軟管(2)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆，其特 征在于:所述金屬軟管(2)的上端設(shè)有內(nèi)螺紋，在金屬軟管(2)的下端設(shè)有外螺紋，金屬軟管 (2)的下端伸入絕緣底座（1)的安裝孔內(nèi)，與安裝孔螺紋連接并由螺母固定在絕緣底座（1) 上;金屬軟管(2)的上端與測(cè)量筆(3)的上端螺紋連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的適用于導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量 筆，其特征在于:所述測(cè)量筆(3)的側(cè)端設(shè)有側(cè)壓鍵(7)，在測(cè)量筆(3)的下端安裝有鉛筆芯 (8)〇
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適用于導(dǎo)電微晶靜電場(chǎng)描繪儀的三點(diǎn)式靜電場(chǎng)測(cè)量筆，包括絕緣底座、導(dǎo)線和測(cè)量筆，導(dǎo)線的一端與測(cè)量筆連接，導(dǎo)線的另一端穿過絕緣底座作為電控器連接線，在絕緣底座的下端面設(shè)置有靜定位點(diǎn)和動(dòng)定位點(diǎn)。本實(shí)用新型繪制靜電場(chǎng)速度快、精度高、適用范圍廣、實(shí)驗(yàn)成本低，可以為學(xué)生節(jié)省大量的時(shí)間，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)可以從事更多的實(shí)驗(yàn)探索，能極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和興趣。
【IPC分類】G09B23/18
【公開號(hào)】CN205230462
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521073487
【發(fā)明人】張巖, 王素紅, 張勝海, 王榮
【申請(qǐng)人】張巖
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月22日