电磁打点计时器和电火花打点计时器都是测定匀变速直线运动中常用的计时工具,但电火花打点计时器在众多性能方面都优于电磁打点计时器.下边从工作原理、使用方式和操作性能方面比较两种计时器的优缺之处.
【工作原理】
1.电磁打点计时器的工作原理:当给电磁打点计时器的线圈通电后,线圈形成磁场,线圈中的振片被磁化,振片在永久吸铁石磁场的作用下向下或向上运动,因为交流电的方向每位周期要变化两次,因而振片被磁化后的磁体要发生变化,永久吸铁石对它的斥力的方向也要发生变化.当振片受向上的力,此时打点一次,当电压反向振片受向下的力时不打点,所以在交流电的一个周期内打点一次,即每两个点间的时间间隔等于交流电的周期.
2.电火花打点计时器则是借助火花放电使粉盒在纸带上打出墨点而略带点迹的一种计时仪器,给电火花打点计时器接220V电源,按下脉冲输出开关,计时器发出的脉冲电压,经接负极的放电针和墨盒纸盘到接正极的纸盘轴,形成火花放电,于是在纸带上打出一系列的点,但是在交流电的每位周期放电一次,因而电火花打点计时器打出点间的时间间隔等于交流电的周期.
不管应用哪种打点计时器,假如把纸带跟运动物体连在一起,即由物体推动纸带一起运动,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移,在纸带上记录下了运动物体的“时—空”分布信息.当电源的频度都是50Hz时,每隔0.02s打一次点,因此两种计时器有相同的数据采集方式与数据整理剖析技巧.
【使用方式】
1.电磁打点计时器使用前要预先调好,使打点时间间隔均匀和打点轻重适度.实验少将打点计时器与中学生电源的交流档相联接,工作电流为4-6V.纸带穿过两限位孔,夹在复写纸的下边,用手轻轻带动纸带,复写纸应随着纸带的联通而微微地转动.若纸带联通时复写纸不转动,则要调整其位置或压纸框架的松紧程度,之后把纸带的一端夹持在运动物体上.
2.电火花打点计时器使用时,电源插座直接插在交流220V插头内,碳粉纸盘套在纸盘轴上,将两条普通有光白纸带从弹性卡和纸盘轴之间的限位槽中穿过,且墨盒纸盘应夹在两条纸带之间,这样当两纸带运动时,也能带动墨盒纸盘运动.也可以用上述的白纸带和墨盒纸带(坐落下边)做实验,还可以用两条白纸带夹着一条墨盒纸带做实验.
【性能比较】
1.从器材配备、调节、操作来看
使用电磁打点计时器须要与中学生电源配套使用,因为热学仪器在使用中受众多诱因的影响,虽然早已调好的电磁打点计时器,在实验中也易出现故障,增加了可靠性,可效度,也增加了课堂效率.而使用电火花计时器直接接入照明电源,火花比较稳定,实验容易一次成功打点计时器电压,增强了课堂效率.
2.从偏差来看
传统的电磁打点计时器打点时振针必然对纸带形成冲击和磨擦,这个冲击和磨擦既影响了纸带的正常运动,也影响了振针的运动,故实验偏差较大.而电火花计时器采用高压脉冲放电,放电针与纸带不接触,不干扰纸带的运动,故偏差很小.
3.从安全性来看
电磁打点计时器输入电流为4~6伏特交流电流,是比较安全的.电火花计时器外接电流为交流220伏持,且输出的高压脉冲瞬时值高达25-30千伏特打点计时器电压,是不是很危险呢?虽然不然.首先,整个装置是全封闭的,只要不拆开机壳,防止接触计时器后端就安全.其次,电火花计时器每次输出高压脉冲只有几毫秒,间隔20纳秒.每次放电能量约为0.01焦,这样小的能量虽然通过人体也不会殃及生命安全.