专利名称：正负电荷显示器的制作方法
技术领域：
本实用新型为《正负电荷显示器》本实用新型涉及静电场对晶体场效应管的作用以及晶体管电子电路。主要是利用正负电荷的两种不同电场对场效应管的不同影响达到改变电子电路的平衡，使晶体三极管开关电路工作，从而达到利用两只发光二极管发光闪烁以及检流计指针左右偏转的双重效果，显示正负两种不同电荷的目的。
长期以来，无论是大中专院校在物理教学中，还是科研单位进行静电科学研究中，一直是使用《金属验电器》《静电计》来检验两种不同电荷、判别起电机的极性，研究电荷以至电场性质的。这种《验电器》或《静电计》只能通过实验比较，再经过分析判断才能检验出两种不同电荷，并且它们受环境影响大，在潮湿的天气或者空气湿度大的情况下，其灵敏度显著下降或者无法检验甚至造成误判。
1980年国内出现了《电子管正负电荷检验器》(上海科技出版社，1986年5月第一版刘贵兴《科学小实验》)这种检验器，受环境影响小，但所需直流电压高达135伏，且体积比较大，携带使用均不方便。
1988年国内又出现了《晶体管正负电荷检验器》(1988年2月《物理实验》第一期，湖北大学应崇光《晶体管正负电荷检验器》)该方案较《电子管检验器》有许多优点，但它只能直接显示一种电荷，另一种电荷仍采用比较法，且在比较中对不带电还是带正电区别不开，不能直接显示两种电荷。为此我们研制了本实用新型。
本实用新型可直接显示任何带电体所带电荷是正电荷还是负电荷，可检验并显示起电机的极性，高压发生器电极的极性，对于各大中专院校在静电教学中讲述两种电荷，研究电场以及静电感应现象、静电平衡现象、静电屏蔽等提供了一个更直观形象、可靠的教学仪器，亦为科研部门进行静电科学研究提供了一个安全、可靠、携带方便的检测仪表。
本实用新型的核心是发明了一种显示两种电荷的电路，其线路如附图
一。图中E1、E2、E3为三个独立的电源，其电动势分别为6伏、3伏、3伏。P为感应圈，套在探头上。BG1，为晶体场效应管，BG2、BG3、为两只小功率开关三极管，C是电容器D1、D2、D3、为三只2CP二极管，D4、D5为红绿两色发光二极管R1、R2、R3、R4、为定值电阻，W为电位器，K为电源开关，G为检流计。其工作原理是；当接通电键K时，通过调节W可使场效应管BG1、R2、R3、R4构成的桥式电路处于平衡状态，MN两点电势相等，检流计示数为0，此时，若将带正电的物体接触探头、则感应线圈P上会感应出负电荷，使场效应管栅极电位升高，漏极电流急剧增加，桥式电路平衡破坏。此时，N点电位高于M点电位，检流计指针向右偏转指向表盘＋方向，这时BG2两端加上正向电压而工作D4发光显示，BG3两端加上反向电压处于截止状态、D5不亮。反之若将带负电的物体接触探头，则在P的作用下场效应管栅极电势降底，漏极电流急剧减少，桥式电路平衡又破坏，M点电位高于N点，检流计指针向左偏转指向表盘－方向。同时使BG3加上正向电压而工作。D5发光显示，BG2加上反向截止电压D4不发光。这样就达到了显示正负电荷的目的。若将感应线圈与探头直接接通，用之可观察静电场中导体的静电平衡过程以及显示尖瑞放电现象等。
本实用新型在结构上有两种实施方案，其一是将上述线路组装在一块20×30平方毫米的线路板上，装入并固定在检流计内底盘上，将感应圈P套深头(1)、(2)是电位器W的控制旋纽，(3)是开关K，(4)和(5)是红绿发光二极管分别按在检流计表盘＋－刻度线上端，如附图二。其二是将上述线路板装入并固定在《金属验电器》内底盘上，将感应圈P接探头(1)。(2)是电位器(3)电源开关，(4)(5)是红绿发光二极管置于其顶部两则，如附图三。
使用时调节电位器W，使检流计指针示数为0则当在探头上加上正电荷时，检流计指针立即向＋方向偏转，与此同步，置于其侧的红色二极管D4发光显示，当在探头上加负电荷时，检流计指针立即向－方向偏转，与之同步置于一则的绿色二极管D5发光显示，从而达到直接显示正负电荷的目的。
权利要求1.一种正负电荷显示器，包括有外壳、探头、感应圈。桥式电路、开关电路、显示电路等装置组成，其特征是用检流计(或验电器)为外壳，探头固定在外壳上(验电器型探头为验电球杆)，感应圈套在探头上，一端自由，一端与场效应管栅极相连，桥式电路、开关电路、显示电路组合在一块线路板上，装入并固定在外壳内底部，显示用发光二极管置于检流计表盘上方左右明显位置(验电器型置于顶部明显位置)。
2.如权利要求1所述的正负电荷显示器，其桥式电路的特征是以晶体场效应管的源漏极静态电阻和三只定值电阻各为一桥臂和电位器〈W〉组成可控平衡的桥式电路，开关电路、显示电路置于桥上，用一个独立电源。
3.如权利要求1，2所述的正负电荷显示器，置于桥上的开关和显示电路的特征是开关与显示电路分成两条支路，每一支路用一只三极管做为开关元件，用一只发光二极管做为显示元件，用一个独立电源；每只发光二极管只显示一种电荷；检流计直接接在电桥上，依靠指针左右偏转显示正负两种电荷。
专利摘要本实用新型《正负电荷显示器》是由晶体场效应管、三极管为主要元件组成的新型电路。可利用静电场对场效应管的感应作用使电子开关开启，通过两只发光二极管发光和检流计指针偏转的双重效果来直接显示两种电荷的装置。适用于各类学校在静电教学中演示摩擦起电，显示两种电荷，演示静电感应，研究静电平衡，静电屏蔽等，也是科研部门进行静电科研，检测各种起电机极性，监视和检测静电荷积累的一种安全可靠携带方便的检测仪表。
文档编号G01R29/00GK2064512SQ8920408
公开日1990年10月24日 申请日期1989年4月5日 优先权日1989年4月5日
发明者王金辉, 龚敬明 申请人:内蒙古武川第一中学, 霍茂生