電荷極性演示器 (一)

本例介紹的電荷極性演示器，采用發(fā)光二極管來(lái)演示電荷的正、負(fù)極性，可用于中學(xué)物埋教學(xué)。
電路工作原理
該電荷極性演示器電路由電極A、晶體管Vl-V4、時(shí)基集成電路ICl、IC2、電阻器Rl-R5、電容器Cl-C7、發(fā)光二極管VLl-VL9組成，如圖2-5所示。

圖2-5電荷極性演示器電路(一)

電路中，電極A和Cl、C2、C7、Rl、R2、R5、Vl-V4組成觸發(fā)放大電路;ICl、IC2和R3、R4、C3-C6組成單穩(wěn)態(tài)延時(shí)電路;VLl-VL9組成顯示電路 (三端雙色發(fā)光二極管VLl-VL5橫向排列組成“+”字符的“-”筆畫(huà)，紅色發(fā)光二極管VL6-VL9縱向排列與VL1-VL5組成“+”字符)。演示時(shí)，將橡膠棒與毛皮摩擦一下后再與電極A接觸時(shí)，Vl和V2導(dǎo)通，V3和V4截
止，C2通過(guò)Vl和V2放電后，使ICl的2腳變?yōu)榈碗娖?，ICl內(nèi)部的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，3腳輸出高電平，使VLl-VL5 中的綠色發(fā)光二極管點(diǎn)亮，顯示“-”字符，指示橡膠棒與毛皮摩擦后帶負(fù)電荷。與此同時(shí)，+4.5V電壓經(jīng)R3對(duì)C3充電，當(dāng)C3充電至一定值 (約4s)時(shí)，IC1的3腳翻轉(zhuǎn)為低電平，VLl-VL5熄滅。將玻璃棒與絲綢摩擦兩三下后再與電極A接觸時(shí)，V3和V4導(dǎo)通，Vl和V2截止，C7經(jīng)V3和V4放電，使IC2內(nèi)部的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，3腳輸出高電平，使VLl-VL5內(nèi)部的紅色發(fā)光二極管和VL6-VL9均點(diǎn)亮，顯示 “+”字符，指示玻璃棒與絲綢摩擦后帶正電荷。與此同時(shí)，+5V電壓經(jīng)R4對(duì)C6充電，延時(shí)約4s，IC2內(nèi)部的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，3腳變?yōu)榈碗娖剑琕Ll-VL9均熄滅。
元器件選擇
Rl-R5選用1/4W碳膜電阻器或金屬膜電阻器。
Cl選用高頻瓷介電容器;C2、C3和C6、C7均選用耐壓值為lOV的鋁電解電容器;C4和C5選用獨(dú)石電容器或滌綸電容器。
VLl-VL5均選用￠5mm的高亮度三端雙色發(fā)光二極管;VL6-VL9均選用￠5mm的紅色高亮度發(fā)光二極管。
Vl和V4均選用3DG5型硅NPN晶體管;V2和V3選用S9014或3DG9014型硅NPN晶體管。Vl和V2的電流放大倍數(shù)值為60，V3和V4的電流放大倍數(shù)應(yīng)為200。
ICl和lC2均選用NE555型時(shí)基集成電路。
電極A可用薄銅片或鋁片制作。