對電火花計時器的小改進

陳永前

(湖南省岳陽市君山區第一中學)

電火花計時器是高中物理實驗中常用的一種計時儀器，它能夠把物體的運動情況定時地記錄在紙帶上。電火花計時器配合斜面小車、電火花描跡儀、鉤碼組等實驗儀器，可以做勻速直線運動、勻加速直線運動、牛頓第二定律、自由落體運動、動能定理、機械能守恒定律等多個實驗。電火花計時器采用高壓脈沖電火花進行計時，具有操作簡單、準確性高、可靠性好、使用安全等特點，是替代電磁打點計時器的更新換代產品。

電火花計時器的工作原理，是利用火花放電使墨粉在紙帶上打出墨點而顯示出點跡的一種計時儀器。給電火花計時器交流電源，按下脈沖輸出開關，計時器發出的脈沖電流（脈沖放電電流平均值不大于500 微安），通過接正極的放電針和墨粉紙盤到接負極的紙盤軸，產生火花放電，于是在紙帶上打出一系列的點，而且在交流電的每個周期內放電一次，因此，電火花計時器打出點間的時間間隔等于交流電的周期。當電源頻率是50Hz時，它每隔0.02s 打一次點（打點周期相對誤差不大于1%）。由于電火花計時器使用中運動阻力極小（這種極小阻力來自于紙帶運動的本身，而不是打點產生的），因而系統誤差小，計時精度與交流電源頻率的穩定程度一致（脈沖周期漂移不大于50 微秒，這一方面也遠優于電磁打點計時器），高中物理實驗室現在使用的幾乎都是電火花計時器。

我校實驗室使用的電火花計時器有三種：余姚丈亭教學設備廠生產的J01207 型，靖江市生祠無線電配件廠生產的J0207 型，寧波凱迪科教儀器有限公司生產的J0207 型。這三種電火花計時器幾乎完全相同。我校目前有近30 個教學班，完成高中物理的幾個學生實驗要多次使用電火花計時器，使用過程中一個十分突出的問題是電火花計時器的正（紅色）負（黑色）脈沖輸出插座損壞十分嚴重，令人心痛！針對這種情況，我對電火花計時器正負脈沖輸出插座做了一小改進。

改進方法：

改進一：利用卷紙帶的膠質圓筒（內徑1.3 厘米，外徑1.6 厘米，高1.3 厘米，廢物利用），將其套在正負脈沖輸出插座上，再用502 膠（或AB 膠）將其粘緊（粘緊時要注意：不要讓多余的502 膠粘住紙帶壓板和高壓變壓器的外殼），防止學生有意無意旋轉正負脈沖輸出插座，使插座松動或弄斷高壓變壓器的線。改進前，一個年級實驗做完，正負脈沖輸出插座的損壞率達到70%以上，改進后，實驗做完，正負脈沖輸出插座基本無損。

改進二：從電火花計時器內引出的電源線用1 cm×2 cm 的硬質膠片通過兩個小螺釘固定在電火花計時器的尾部左邊，防止因外力過大使電源線從焊接處脫落而發生安全事故。

另外，建議生產廠家，電火花計時器的電源開關用按鍵式開關，這種開關的操作靈活方便，能縮短不必要的打點時間，延長墨粉紙盤的使用壽命，降低實驗成本。