电流流动方向演示器(一)

出处：toecdy 发布于：2007-09-20 10:04:09

在物理教学实验中，演示 "电荷的定向移动形成电流"这一微观现象往往比较困难。本例介绍的电流流动方向演示器，采用发光二极管 (LED)来模拟演示直流电流的流动方向，具有形象、直观、易操作等特点。

电路工作原理

该电流流动方向演示器电路由脉冲发生器、LED驱动电路和电源极性自动切换电路组成，如图2-1所示。

图2-1 电流流动方向演示器电路(一)

脉冲发生器电路由时基集成电路ICl、电阻器Rl、R2和电容器Cl、C2组成。LED驱动电路由发光二极管VLl-VLlO和十进制计数/脉冲分配器集成电路lC2、1C3组成。电源极性自动切换电路由晶体管Vl-V3和电阻器R3-R8组成。脉冲发生器产生的振荡脉冲信号分别加至IC2和1C3的15脚，作为计数时钟脉冲。A、B两端为直流电压输入端，两端外接电源的正、负极性决定LED流动显示的方向。

当A端接直流电压的正极，B端接直流电压的负极时，Vl和V3导通，V3集电极输出恒定高电平至IC2的15脚 (复位端)，使IC2停止计数，各输出端均输出低电平;此时V2截止，IC3因15脚为低电平而正常计数。IC3在计数脉冲的作用下，其YO-Y9端依次输出高电平，使VLl-VLlO中的红色发光二极管依次轮流点亮，从而模拟显示出某一方向的电荷运动。

当A端接直流电压的负极，而B端直流电压的正极时，V2导通，Vl和V3截止，IC3因15脚为高电平而停止计数，IC2在计数脉冲的作用下，其YO-Y9输出端依次输出高电平，便VLl-VLlO中的绿色发光二极管依次轮流点亮，显示电荷的运动方向与直流电压的极性一致。调整R2的阻值，可以改变脉冲发生器的振荡频率，从而改变LED的移动速度。

元器件选择

Rl和R3-R8选用1/4W的碳膜电阻器或金属膜电阻器;R2选用半密封膜式可变电阻器。

Cl和C2选用独石电容器或涤纶电容器。

VLl-VLlO均选用2EF3O3型两端双色发光二极管，也可用一只红色发光二极管和一只绿色发光二极管反相并联后代替。

Vl选用S9014或3DG9014、C8050型硅NPN晶体管;V2和V3选用S9015或C8550型硅PNP晶体管。

ICl选用NE555或CD7555、ひA555型时基集成电路;IC2和1C3选用CD4017或CC4017型十进制计数/脉冲分配器集成电路。