4069非门静电演示实验电路

　　1．非门检测静电的原理
　　
　　在下图的4069非门实验电路中，如果门1的输入端悬空，也就是输入端既不接高电位，也不接低电位，则非门的输出就处于不确定的状态。此时在门1的输入端接～根10厘米的导线作静电“探头”。非门的输出状态就会根据探头周围几十厘米的空间范围内的电场变化情况而变化。例如，用带正电的物体靠近探头，则门6的输出为高，接在电路中的LED灯就会变亮；用带负电的物体靠近探头，则接在门5输出端的LED灯就会被点亮。从这个意义上来说，它可以用来演示探头周围静电电场的变化；也就是说。门6输出端的灯亮表示检测到正电场，门5输出端的灯亮表示检测到负电场。
　　
　　但是用这个电路作为静电演示器，它的缺点是显而易见的。首先，非门的输入端是禁止悬空的；这是因为非门的输入端悬空，非门的输出就处于不确定的状态，有可能对整个电路产生干扰。它的另一个缺点是。即使外界没有带电物体，它仍然会输出一种结果；从实验中可以知道，门6和门5的输出灯总有一个是亮的。

　　
　　2．4069静电演示器
　　
　　本作品可以演示探头附近十几厘米范围内的物体所带静电，电路图如下图所示。它由探头、整流电路、非门驱动电路和灯光显示电路组成。它有两个探测电路，分别用来探测正电场和负电场。接在非门1的探头用来探测负电场；接在非门4的探头用来探测正电场。探头可用长约10厘米的绝缘导线，使用时可以把这两条导线绞合在一起。作为一个探头来使用。
　　
　　如果探头周围没有静电，则两个探测电路没有检测到电信号，红灯和白灯均不亮。如果探头检测到正电场．则整流二极管D4、D5、D1导通。由于二极管D4、D5导通，非门4的输入端电压升高，由原来的低电位变成高电位，导致非门4翻转，驱动电路的非门5、6由低电位翻转成高电位，红色发光二极管点亮，显示物体带正电。此时虽然接在非门1输入端的二极管D1导通，该输入端的电压也升高了。但原来其该输入端是高电位，所以非门1不翻转；显示负电场的白色灯输出状态没有变化。如果探头检测到负电场，则情况正好相反；显示负电的白灯亮，而红灯不亮。
　　
　　3．制作与实验
　　
　　可以在面包板上组装完成本作品。其中整流二极管D1、D2、D5、D6为硅二极管，必须用同一种型号的；D3、D4为锗二极管，也必须用同一种型号的。
　　
　　这些二极管的作用除了整流之外，还有锁定非门输入端电压的作用。当安装时，如果用手将二极管插入面包板；当手离开二极管后的一段时间内，几个二极管的温度会有差异，可能导致电路不能正常工作。如果出现这种情况，需要等待十分钟，等到所有二极管的温度变到相同时再进行实验。电路正常的标准是两个：当没有检测静电时，红灯和白灯都不亮。当检测到静电时，相应的显示灯被点亮。
　　
　　将各种带电物体靠近探头，例如将塑料尺子在尼龙织物上摩擦后靠近探头，白灯变亮；然后再将塑料尺子远离探头，则白灯熄灭，红灯变亮。这表明塑料尺子带负电荷。通过观察实验结果可以判定物体所带电荷的正负。

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