电磁感应现象演示器 (二)

物理教学中演示电磁感应现象的传统试验方法中使用的仪器较多，操作复杂，实验现象短暂且不直观。本例介绍的电磁感应现象演示器，采用发光二极管和字集成电路等元器件制作而成，其特点是操作简单、显示直观、演示效果良好。

电路工作原理
该电磁感应现象演示器电路由电源电路、电磁感应信号输人电路、信号放大控制电路、
延时控制电路、驱动显示电路和选通控制电路组成，如图2-14所示。

电源电路由电源变压器T、电源开关Sl、整流桥堆UR、滤波电容器C13和三端稳压集成电路lC4组成。电磁感应信号输人电路由电磁感应信号输人电路由电感线圈L和电容器Cl、C2、C7等组成。
信号放大控制电路由运算放大器集成电路LC1(Nl-N4)和电阻器Rl-R8、R14-R2l
组成。延时控制电路由与非门集成电路IC2(DI-D4)和电阻器R9、R22、R3l、C5、ClO、
Cl2组成。驱动显示电路由晶体管Vl-V4、继电器Kl、K2、发光二极管VLl-VL6、转换开关S2(S2-1~S2-3)和电阻器R27-R30组成。
选通控制电路由电子开关集成电路IC3担任。
交流220V电压经T降压、UR整流、C13滤波及IC4稳压后为整机提供+5V工作电源。
将条形磁铁从线圈L中插人或拔出时，Cl的正端产生电磁感应电压信号，该电压信号
经信号放大、选通控制及延时控制电路处理后，通过驱动显示电路驱动发光二极管发光。
当Cl的正端产生的电磁感应电压信号为正电压时，该电压信号经C2和R2耦合至Nl
的正相输入端，经Nl和N2放大后使D2输出低电平，此时lC3内部的双向电子开关SOl接
通，S02断开;当Cl的正端产生的电磁感应电压信号为负电压时，该电压信号经N3和N4
放大后，使D3输出低电平，IC3内部的双向电子开关S02接通。
在演示法拉第电磁感应定律时，将S2按下，此时S2-1和S2-2接通，S2-3断开，V3和
V4不工作，经ICl放大及IC3选通控制后的电磁感应电压信号使Vl或V2导通，驱动发光
二极管VLl、VL2或VL3、VL4发光 (当感应电压信号为正电压时，Vl导通，VL1和VL2发
光;感应电压信号为负电压时，V2导通，VL3和VM发光)。
在演示楞次定律时，将S2复位，此时S2-1和S2-2断开，S2-3接通，经IC1放大、IC3
选通控制及IC2等延时控制后的电磁感应电压信号使V3或V4导通，Kl或K2吸合，VL5或
VL6发光 (当感应电压信号为正电压时，V3导通，K1吸合，VL5点亮;当感应电压信号为
负电压时，V4导通，K2吸合，VL6点亮)。
为简化电路，Vl和V2集电极回路中的LED显示电路仅画出两路，为增加演示效果，
实际制作时可根据需要增加LED显示电路的路数。VL5和VL6也可用多只发光二极管并联。

元器件选择
Rl-R31选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电阻器;R32选用1/2W金属膜电阻器。
Cl-C13均选用耐压值为16V的铝电解电容器。
VDl和VD2均选用lN4148型硅开关二极管。
VLl-VL4均选用φ5mm的红色发光二极管;VL5和VL6均选用φ5mm绿色发光二极管。
UR选用lA、5OV的整流桥堆。
Vl、V2选用S8050或3DG8050型硅NPN晶体管;V3和V4选用S8550或3CG8550型硅PNP晶体管。
ICl选用LM324型四运放集成电路;IC2选用CD401l或MCl4011型四与非门集成电路;
IC3选用CD4066型电子开关集成电路;IC4选用LM7805型三端稳压集成电路。
Kl和K2均选用4098型5V直流继电器。
T选用5W、二次电压为7．5V的电源变压器。
S1选用5A、250V的电源开关;S2选用按键自锁式双极双位开关。