参考资料(7)：微静电声光指示器.doc

微静电声光指示器全国模范教师上诲市物理特级教师 奚天敬一、发明背景和创作原因本人从事物理和科学创新教学已经四十四年，多年来自制的教具有几十项获全国全市大奖，以见物识理，以物教理，制物证理的特色教育闻名全国，其中包括全天候灵敏静电计，和激光灵敏静电计等，2006年8月被教育部命为全国自制教具能手。多年的实践经验告诉自己，所有的中学实验最令人不可捉摸的仍是静电，因为现有静电检测工具还停留在很久前落后的水平，以学校现有灵敏静电计为例其始工作电压需要在1500伏以上，而且体积大功能少，无法直接判断物体所带电荷性质，更谈不上进行实际探究运用报警等研究。静电实验应该来一个突破，这是我脑子里存在20多年的愿望也可说是一件难忘心病。我也曾多次企图利用电子集成电路制作电子静电计，结果多以耐压漏电稳定等原因失败而告终。跳出现有传统金属箔片静电计设计模式，利用现代高科技数字芯片技术，研究制造全新的高性能微静电声光报警装置，让全社会都能用得上，特别是能让广大青少年好玩有趣探究中学习成长，最终造福于全人类。一条全新的发明改进的基本思路就这样形成了。二、工作原理先看二幅图片右上图是200年前传下来目前还在生产使用的静电计，右下图是2008年我们独立研发成功的高科技的静电计，利用现代数字技术自己研发封装的静电传感器(XI008) 大小仅如同一片麦片, 静态耗电为零, 绝缘、 耐压性能指标超人。粗略观察你一定会认为功能和外形结构两者差别不大，其实两者除检测灵敏度相差很大以外，其工作原理截然不同，前者是利用同种电荷互相排斥的原理制成，后者是利用现代数字集成芯片开发成全新的高灵敏静电传感器，以靠它完成对微静电信息的截取、保存、判别、报警输出，并通过过压、过流以及防表面漏电装置，使实际使用便安全更方便更可靠以达到全天候，室内外均有良好的微静电测量研究效果。三、主要改进和创新点1引进和开发了全新的高灵敏静电传感器，使研制成的新仪器具有高灵敏的静电检测本领，(是普通实验室灵敏静电计的一千倍)和百分之百正确的静电性质判别能力，它是中学静电仪中一项突被性的创新成果。2平民化的设计，形成明显的使用十分方便和的特点，每位实际使用者，都一定会感到它有趣有用好用，因为它不仅可竖直放置，也可水平放置，乃至于放在口袋里使用.静电它不仅能使其指示灯闪闪发光，还能自动报警奏乐，真是十分可爱。3更应该指出的是，它对于目前中小学大力提倡的研究性学习十分合拍，因为这种灵敏度高便携式静电捡测仪器，能大大帮助这些中小学生打开静电新奥秘，探究出静电新现象，最后设计制造出防静电新装置，造福于全人类。4本作品在设计研发时还十分注意环保节能，本作品采用最新超级贮能电容器取代传统有污染的原电池，加上微功耗电路设计，故不需要任何开关，用一般小型太阳电池充电半分钟，它己足以可靠工作几个月。微静电声光指示器原理框图+正静电触发输入一负静电触发输入过压过流保护超高阻抗输入放大控制输出静电自动智能识别发声发光电源与温度自动补偿超级现代贮能电容器太阳能电池板四几个很有创意的静电实验1、电荷性质判别A、将仪器的金属球与自己头发擦一下，若仪器指示灯闪闪发光，同时开始奏乐这就表示金属球所标的符号就是金属球所带电荷的性质。（注：试验完毕请用手将静电释放，养成节能好习惯）B、将仪器的金属球与发光的白炽灯泡表面拖动几下，看声光显示系统能否启动，从而确定带电性质，再将金属球与发光的日光灯表面拖动几下看结果又如何，并研究其为什么？2、静电防护实验A将仪器置于CRT电视屏正前方(约0.5米处)，用本仪器即可检测到辐射的静电场，再用金属网或金属板置于两者之间，观察对静电场能否进行部分屏蔽。B再对电脑显示器作同样辐射研究，并寻找相应的对策。3、外光电效应实验研究将一小块锌片置于仪器正输入插孔，用强力射灯白光照射锌片，观察议器的显示系统能否自行启动，再用小型灭菌紫外灯照射，看其能否启动声光显示系统。注:外光电效应实验是近代高难度又是十分必要的一项物理实验，难度大的主要原因是紫外线激发的光电子仅有几个电子伏特，远小于普通静电计的检测范围，而本仪器的检测灵敏度可小于1.5伏，故其对几个电子伏特能量的静电实验研