电子感应圈

感应圈在中学的物理演示实验中用处很多，在作高压电源、供低压放电管、阴极射线管、伦琴射线管、光谱管、电谐振等实验中都用到它。

目前中学使用的感应圈外形见图1，又大又笨重。它是依靠替续器引起初级线圈的电路不断地接通和断开，使初级线圈里出现断续电流，从而在次级线圈里感应出脉冲电压。由于感应圈要产生数万伏的脉冲高压，所以要求替续器的断续时间要短，同时次级线圈的圈数要多（多达十几万圈），这就给自制感应圈带来很多困难。而这种感应圈的替续器易氧化损坏，实验时又是使用在低压大电流的情况下，调节和使用都不太方便。为此，我们自制了一种电子感应圈，其外形见图2。它的电路简单，便于自制，同时它的体积小，使用、调节都很方便。现介绍如下：

感应圈的电路见图3。220伏市电经B\(_{1}\)降压后，在次级得到18伏的交流电压。再经D1～D\(_{4}\)组成的桥式整流、DW稳压后作为单结管的工作电压。R1、R\(_{2}\)、R3、R\(_{4}\)、R5 、单结管BG、C\(_{1}\)等组成触发电路。电路工作时，电源经R3＋R\(_{2}\)向C1充电，当C\(_{1}\) 两端电压达到单结管峰值电压时，单结管导通，C1通过单结管的e、b\(_{1}\)极和R5放电，R\(_{5}\)上输出一个正脉冲。随着C1放电，两端电压降低，当这个电压降到单结管的谷点电压时，单结管截止，电源又重新给C\(_{1}\)充电。此过程反复循环，就在R5上产生一系列正脉冲。

可控硅的正向偏置电压是通过把220伏市电经D\(_{5}\)半波整流后取得的。这个电压还通过R7给C\(_{3}\) 、C4 充电。

当R\(_{5}\)上的正脉冲加到可控硅的控制极上时，可控硅导通。这时电容（C3＋ C\(_{4}\)）通过可控硅和B2的初级绕组放电。这个放电电流在次级绕组里感应出脉冲电压。因B\(_{2}\)的次级绕组圈数较多，C3、C\(_{4}\)放电时间又很短，所以能感应出很高的脉冲电压，以便用于演示实验中。

电子感应圈的印制电路板见图4（1:1）D\(_{1}\)～D4 选用整流电流＞300mA、反向工作电压＞50V的整流二极管，如2CP11、2CZ84H等。 DW选用稳定电压在13～15V左右的稳压管。单结省选用 BT33或BT35，要求其分压比＞0.7。

变压器B\(_{1}\)宜用次级电压为18V、负载电流＞50mA的小型变压器。B2可用16英寸晶体管电视机的行输出变压器改制。原高压包作为B\(_{2}\)的次级线圈。把原来的低压线圈拆去，在其骨架上用φ0.41mm的漆包线绕30圈作为B2的初级绕组。若自绕次级绕组可用QZφ0.1mm的漆包线分层平绕，每层50圈，宽约6mm，层间用涤纶薄膜绝缘，共计1900圈左右，绕好后外面用环氧树脂封制。

C\(_{3}\)、C4同性电极相接，组成无极性电容。由于电容放电时初级线圈脉冲电压很高（可达 2～3KV），所以应加强初级线圈和磁心间的绝缘。电阻R\(_{6}\)、R7在工作时通过的电流较大，装置时应注意散热。

整机可以固定在铁皮盒内，盒盖用胶木板作成，可参考图5所示的结构。

调试时先把可控硅g极和单结管的b\(_{1}\)极脱开，接通电源。这时用万用表测试单给管的e、b1、b\(_{2}\)各极电压应分别为2.8V、0.1V、6V左右，用示波器观察b1极电压应为图3中所示的尖脉冲，说明触发电路工作正常。把可控硅g极和单结管b\(_{1}\)极相连接，这时在B2磁心处应能听到有轻微的“咝咝”声，若在B\(_{2}\)上装上放电尖针（针尖距离约2－3Cm），空气会被击穿电离，改变R2使输出电压最高。若无高压输出可检查B\(_{2}\)线圈是否断线或绝缘不良，若B2线圈是好的，绝缘也良好，仍无高压输出，可检查可控硅。

电谐振（图6）：取长约80～120Cm的收音机拉杆天线（可用金属圆管代替）四根，将两根安装在绝缘支架上当作发射天线，这两根天线的间隙约8mm，用导线把两根天线分别与电子感应圈B\(_{2}\)次级线圈的输出端相连。当接通K后在天线间隙处会产生火花放电。这时B2次级线圈的电感和拉杆天线的电容组成一个振荡电路，产生高频振荡电流。由于这是一个开放电路，因而就有电磁波不断向周围空间发射。再将另外两根天线安装在绝缘架上作接收天线，并在其间隙处焊上一个氖管（用1.5V小电珠也可）。

演示时先使接收天线的长度和发射天线长度相同，当两天线相互平行时（应使氖管在发射天线中点的水平线上）氖管发光。此演示说明电磁波的存在。逐渐增加两天线距离，氖管发光变暗，说明电磁波减弱。转动接收天线直到与发射天线相互垂直，可见氖管由亮转暗至熄灭，演示出了天线方向性。改变接收天线长度（缩进或拉出）氖管发光强度也会变化，发光最强时说明接收频率和发射频率谐振。

注意！此演示进行时，发射天线上有很高电压不能触及。若要改变发射天线长度应切断电源后进行。

稀薄气体中放电（图7）：取一根长约50Cm、直径2Cm的玻璃管，它的两端各用装有电极的橡皮塞封住。电极可用φ1mm的铜丝制成，在其中一个电极上焊上直径约1cm的圆金属片。为防止漏气，可先在橡皮塞上钻一个直径＜1mm的孔，然后再把电极插入。演示时要逐渐抽去管内空气，所以在其中一塞上还要装一根细玻璃管作的抽气口。

演示时在抽气管上连接抽气机，把电子感应圈输出端接到玻璃管两端电极上。当管中的空气在正常大气压下空气的密度较大，分子间距离较小，原来在气体中存在的离子和电子在带电板极电场的作用下，移动很短的距离就要碰撞到分子。由于它们的速度不大，不能使被碰撞的分子电离，当把管中气体往外抽出使气体稀薄时，气体分子间的距离增大，而在电场作用下获得较大的动能，使被碰撞的分子电离，气体变成导体而发生放电。放电时，管内出现美丽的光柱，随着管内气压变化，光柱的颜色和形状也发生变化。

如果不出现上述现象，可检查是否漏气，并改变输出电极试之。演示最好在暗室进行。

空气导电（图8）：把两块10Cm见方的金属板平行放置，间距4～6Cm（以两板不放电为宜），把电子感应圈的输出端和两金属板连接。为观察空气导电时电流的存在，可在电路中串联一演示灵敏电流计。

演示时，开启电子感应圈电源，这时两板无放电现象（若有放电可断开电源使极板距离增加），电流计无偏转。将酒精灯火焰放在两板间对空气加热，使气体分子电离成离子和电子，电子和离子在电场作用下作定向移动，形成电流，使得电流计指针偏转，指示出空气导电电流。（冯容士 陈栾荣）