一道高中物理题

电磁打点定时器4-6V交流50hz

火花点定时器220伏交流电50赫兹

电火花计时器与电磁打点计时器的比较

金毅(国家教委教学仪器研究所)李俊伦(四川师范大学物理系)

在国家教委1993修订发布的《中学科学教学仪器目录》中的物理部分，已经用电火花计时器代替了电磁打点计时器，正在修订的高中物理教学大纲中也计划用电火花计时器代替电磁打点计时器。本文对以上两款产品进行对比，帮助大家了解这类EDM定时器。

这两种计时器的共同点是在纸带上记录运动物体的“时空”分布信息，计时基准取自市电的周期。在中国，每两点之间的时间间隔为0.02秒，所以它们具有相同的数据采集方法和数据整理分析方法，可以与斜式车和轨道车相比较。

诸如此类，但在可靠性、准确性和类利用率上有很大差异。EDM定时器成功地克服了电磁点定时器的缺点。

第一，消除锻炼和计时之间的相互干扰

电磁打点计时器工作时，通过线圈的市电引起磁场的周期性变化，带动弹片带动打点针以50 Hz的频率给运动体拖动的纸带打点，计时与运动发生相互干扰。

1.通过计时消除运动干扰

电磁打点计时器对运动的纸带产生冲击和摩擦，干扰了纸带的运动，特别是在自由落体实验中。

电火花定时器采用高压脉冲火花放电，放电针与纸带无接触，不会干扰纸带的运动。

2.消除运动对计时的干扰。

电磁打点计时器的计时周期会受到纸带移动的干扰，我们进行以下分析和实验。把已经过了平衡位置向下的振子作为O相，这样它点在纸带上时的相位附近会稍微小一点，只要能保持点的相位不变，就点吧。

可以保证20ms周期的等时性。当纸带静止时，如果适当调整电磁点计时器，就能保证同步点。然而，当纸带运动时，受到点针冲击的纸带也会反作用于振子，影响点过程中明显的相移，从而破坏点的等时性。

图1是检查电磁打点计时器等时性的示意电路图。在电磁打点计时器上安装传真纸带代替电报纸带，或者在记录纸带的位置放上导电纸。当纸带静止时，调整电磁打点计时器的等时性。R8示波器连接到线圈的两端。纸带移动时，在示波器上可以看到点相位漂移，有时漂移可达2ms，因为电磁点定时器的点针幅度为2 ~ 3 mm，相位附近点针位移的变化对点相位漂移的影响最大。

EDM定时器的电路原理如图2所示，也是由市电周期性变化驱动的。为了描述方便，如果K中流过的电流起点为零相，同相时电容C将被市电充电到310V，同相时电路被阻断。π相之后，电流就会流入。

当晶闸管BG接入1.1 π时，进入BG的电流增大触发晶闸管导通，使C通过脉冲变压器T的一次侧和BG放电，在二次侧形成单向脉冲高压。

1.1 π附近每次放电的具体相位点是由元素的性质决定的，不受运动的干扰。EDM定时器的技术指标规定其漂移小于50μs，比电磁打点定时器小两个数量级。

第二，运营绩效的提高

1.减少调整，提高工作可靠性。

使用电磁打点计时器时，打点相位的调整往往是普通师生的技术难点。调整后的计时器随着使用中的环境因素而变化，即使需要花费大量的时间和精力来调整，也往往很难调整，从而降低了工作的可靠性、实验的信心和课时的利用率。

使用EDM定时器时，学生可以在2-5分钟内收集实验数据，使学生能够集中精力控制实验现象的条件，研究和分析运动规律。

2.安全性能的突破

电磁打点计时器的使用不存在安全问题。教学中EDM计时长期失效的关键之一是安全。早期的EDM点定时器记录灵敏度低，靠EDM在白纸上烧孔。其电压大于6kV，电流达到80mA，有生命危险。后来用了热敏纸，电压也大于6kV，电流5到20mA，也是极不安全的。我们采用的点记录法是一种类似于电场描述和传真记录的微电流转移法。虽然电压高达30000伏，但电流控制在200μA以下，解决了使用EDM定时器时的安全问题。

第三，实验成本

电磁打点计时器是一种低成本的教学仪器，价格和实验消耗都比较低。80年代初，电火花定时器和电磁打点定时器的价格比在10: 1以上，材料消耗比在50: 1以上(前者使用热敏纸时)。经过长时间的研究和改进，我们终于找到了如图2所示的电路，利用市电的相位信息进行充放电，大大简化了电路，使两种产品的价格比低于2:。因为EDM定时器不使用低压电源(学生电源)，而电磁式点定时器需要配套学生电源，如果把这个因素一起考虑，上面的价格比就反过来了，所以EDM定时器更便宜。在材料消耗上，由于我们使用了合适的电介质材料，火花放电的点被放大转移到普通白纸上，所以比电磁点计时器用的电报纸带便宜，可以自己制作。

综上所述，可以看出，新型电火花计时器完全符合替代电磁打点计时器的条件，适合在我国推广。

参考资料:

/Wuli-kg/Wu 1/Wuli 001-800/044 . htm