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    奇異門電路探究

    2015-01-12 17:16:29黃春如熊小蘭
    物理教學(xué)探討 2014年8期
    關(guān)鍵詞:交流電實驗

    黃春如 熊小蘭

    摘 要:串聯(lián)電路中開關(guān)的通斷能直接控制電路中電流的有無,決定用電器工作與否。應(yīng)用交流電的特性輔助整流二極管的單向?qū)щ娮饔?,可改變直流電路中的上述結(jié)論,出現(xiàn)“奇異”門電路的結(jié)果,本文通過實驗的方法探究其中的奧秘。

    關(guān)鍵詞:奇異門電路;交流電;實驗;燈泡亮滅控制

    中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2014)8(S)-0054-2

    1 “奇異”門電路問題的提出

    筆者參加教育部“國培計劃(2013)”——一線優(yōu)秀教師培訓(xùn)技能提升研修項目(高中物理骨干教師)培訓(xùn)時,廣西師大項目首席專家羅星凱教授介紹了一個實驗。本文著重探究這個“奇異”的門電路。

    數(shù)字集成電路工作穩(wěn)定,抗干擾能力強,易保密,集成度高,價格低,因而發(fā)展迅速。邏輯電路是數(shù)字電路的基礎(chǔ),簡單的邏輯電路——門電路是新課程中新增加的教學(xué)內(nèi)容,目的是接軌數(shù)字化現(xiàn)代生活,讓學(xué)生感受到物理知識與生活的息息相關(guān)。

    如圖2所示,燈泡L1、L2與開關(guān)S1、S2組成串聯(lián)電路,并接入220V的交流電源中。粗看起來,這一電路就是圖1的實物連線圖,即條件滿足時,要么燈泡L都亮,要么都滅,但圖2的電路中,L2或L1卻可以單獨亮滅!這似乎是不可能的,因為這與學(xué)生已有的直流電路的知識不相符,也與“與”邏輯電路引入實驗的結(jié)果不一致。

    2 現(xiàn)象觀察

    圖2電路中,燈泡L1、L2與開關(guān)S1、S2組成串聯(lián)電路,并接入220V的交流電源,當S1、S2皆斷開時,L1、L2熄滅;當S1閉合或斷開時,L1亮或滅;當S2閉合或斷開時,L2亮或滅。即電路中的開關(guān)S1、S2尤如分別獨立并聯(lián)在L1、L2的兩端,可分別控制燈的亮滅。

    3 現(xiàn)象分析與解釋

    本實驗中,用電器接入的是交流電路,交流電是大小和方向都周期性變化的電流,實驗中,S1、S2能獨立控制L1、L2的亮滅,但細致觀察發(fā)現(xiàn),其亮度比正常工作狀態(tài)下的燈泡的亮度要弱,因而這一裝置可能利用了交流電的半波來工作,即,通過某一方面的控制,使L1、L2各利用交流電的半波來工作,從而實現(xiàn)串聯(lián)電路狀態(tài)下的交替工作,因而實現(xiàn)可獨立控制。

    4 元件選用與制作

    20cm×30cm有機玻璃板一塊, “220V,25W”螺口燈泡及燈座各二只,普通接線開關(guān)二只,N4007整流二極管4只(可從廢舊日光燈電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能燈上選用)。將各元件按圖2擺布好,定位打孔。D1、D2、D3、D4按極性與L1、L2、S1、S2并接安裝。電路及各元件安裝好后,用木螺絲固定。

    這一實驗可以作為高二學(xué)生學(xué)習(xí)完交流電之后的一個探究性課外實驗內(nèi)容,學(xué)生通過制作可進一步熟悉交流電、整流二極管的特性及作用,也有利于培訓(xùn)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提高其實驗動手能力。

    參考文獻:

    [1]普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1[M].北京:人民教育出版社,2010.

    [2]劉炳昇.對技術(shù)設(shè)計活動的發(fā)展性評價[J].物理教學(xué)探討,2013,(10):1.

    (欄目編輯 王柏廬)

    摘 要:串聯(lián)電路中開關(guān)的通斷能直接控制電路中電流的有無,決定用電器工作與否。應(yīng)用交流電的特性輔助整流二極管的單向?qū)щ娮饔?,可改變直流電路中的上述結(jié)論,出現(xiàn)“奇異”門電路的結(jié)果,本文通過實驗的方法探究其中的奧秘。

    關(guān)鍵詞:奇異門電路;交流電;實驗;燈泡亮滅控制

    中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2014)8(S)-0054-2

    1 “奇異”門電路問題的提出

    筆者參加教育部“國培計劃(2013)”——一線優(yōu)秀教師培訓(xùn)技能提升研修項目(高中物理骨干教師)培訓(xùn)時,廣西師大項目首席專家羅星凱教授介紹了一個實驗。本文著重探究這個“奇異”的門電路。

    數(shù)字集成電路工作穩(wěn)定,抗干擾能力強,易保密,集成度高,價格低,因而發(fā)展迅速。邏輯電路是數(shù)字電路的基礎(chǔ),簡單的邏輯電路——門電路是新課程中新增加的教學(xué)內(nèi)容,目的是接軌數(shù)字化現(xiàn)代生活,讓學(xué)生感受到物理知識與生活的息息相關(guān)。

    如圖2所示,燈泡L1、L2與開關(guān)S1、S2組成串聯(lián)電路,并接入220V的交流電源中。粗看起來,這一電路就是圖1的實物連線圖,即條件滿足時,要么燈泡L都亮,要么都滅,但圖2的電路中,L2或L1卻可以單獨亮滅!這似乎是不可能的,因為這與學(xué)生已有的直流電路的知識不相符,也與“與”邏輯電路引入實驗的結(jié)果不一致。

    2 現(xiàn)象觀察

    圖2電路中,燈泡L1、L2與開關(guān)S1、S2組成串聯(lián)電路,并接入220V的交流電源,當S1、S2皆斷開時,L1、L2熄滅;當S1閉合或斷開時,L1亮或滅;當S2閉合或斷開時,L2亮或滅。即電路中的開關(guān)S1、S2尤如分別獨立并聯(lián)在L1、L2的兩端,可分別控制燈的亮滅。

    3 現(xiàn)象分析與解釋

    本實驗中,用電器接入的是交流電路,交流電是大小和方向都周期性變化的電流,實驗中,S1、S2能獨立控制L1、L2的亮滅,但細致觀察發(fā)現(xiàn),其亮度比正常工作狀態(tài)下的燈泡的亮度要弱,因而這一裝置可能利用了交流電的半波來工作,即,通過某一方面的控制,使L1、L2各利用交流電的半波來工作,從而實現(xiàn)串聯(lián)電路狀態(tài)下的交替工作,因而實現(xiàn)可獨立控制。

    4 元件選用與制作

    20cm×30cm有機玻璃板一塊, “220V,25W”螺口燈泡及燈座各二只,普通接線開關(guān)二只,N4007整流二極管4只(可從廢舊日光燈電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能燈上選用)。將各元件按圖2擺布好,定位打孔。D1、D2、D3、D4按極性與L1、L2、S1、S2并接安裝。電路及各元件安裝好后,用木螺絲固定。

    這一實驗可以作為高二學(xué)生學(xué)習(xí)完交流電之后的一個探究性課外實驗內(nèi)容,學(xué)生通過制作可進一步熟悉交流電、整流二極管的特性及作用,也有利于培訓(xùn)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提高其實驗動手能力。

    參考文獻:

    [1]普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1[M].北京:人民教育出版社,2010.

    [2]劉炳昇.對技術(shù)設(shè)計活動的發(fā)展性評價[J].物理教學(xué)探討,2013,(10):1.

    (欄目編輯 王柏廬)

    摘 要:串聯(lián)電路中開關(guān)的通斷能直接控制電路中電流的有無,決定用電器工作與否。應(yīng)用交流電的特性輔助整流二極管的單向?qū)щ娮饔茫筛淖冎绷麟娐分械纳鲜鼋Y(jié)論,出現(xiàn)“奇異”門電路的結(jié)果,本文通過實驗的方法探究其中的奧秘。

    關(guān)鍵詞:奇異門電路;交流電;實驗;燈泡亮滅控制

    中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2014)8(S)-0054-2

    1 “奇異”門電路問題的提出

    筆者參加教育部“國培計劃(2013)”——一線優(yōu)秀教師培訓(xùn)技能提升研修項目(高中物理骨干教師)培訓(xùn)時,廣西師大項目首席專家羅星凱教授介紹了一個實驗。本文著重探究這個“奇異”的門電路。

    數(shù)字集成電路工作穩(wěn)定,抗干擾能力強,易保密,集成度高,價格低,因而發(fā)展迅速。邏輯電路是數(shù)字電路的基礎(chǔ),簡單的邏輯電路——門電路是新課程中新增加的教學(xué)內(nèi)容,目的是接軌數(shù)字化現(xiàn)代生活,讓學(xué)生感受到物理知識與生活的息息相關(guān)。

    如圖2所示,燈泡L1、L2與開關(guān)S1、S2組成串聯(lián)電路,并接入220V的交流電源中。粗看起來,這一電路就是圖1的實物連線圖,即條件滿足時,要么燈泡L都亮,要么都滅,但圖2的電路中,L2或L1卻可以單獨亮滅!這似乎是不可能的,因為這與學(xué)生已有的直流電路的知識不相符,也與“與”邏輯電路引入實驗的結(jié)果不一致。

    2 現(xiàn)象觀察

    圖2電路中,燈泡L1、L2與開關(guān)S1、S2組成串聯(lián)電路,并接入220V的交流電源,當S1、S2皆斷開時,L1、L2熄滅;當S1閉合或斷開時,L1亮或滅;當S2閉合或斷開時,L2亮或滅。即電路中的開關(guān)S1、S2尤如分別獨立并聯(lián)在L1、L2的兩端,可分別控制燈的亮滅。

    3 現(xiàn)象分析與解釋

    本實驗中,用電器接入的是交流電路,交流電是大小和方向都周期性變化的電流,實驗中,S1、S2能獨立控制L1、L2的亮滅,但細致觀察發(fā)現(xiàn),其亮度比正常工作狀態(tài)下的燈泡的亮度要弱,因而這一裝置可能利用了交流電的半波來工作,即,通過某一方面的控制,使L1、L2各利用交流電的半波來工作,從而實現(xiàn)串聯(lián)電路狀態(tài)下的交替工作,因而實現(xiàn)可獨立控制。

    4 元件選用與制作

    20cm×30cm有機玻璃板一塊, “220V,25W”螺口燈泡及燈座各二只,普通接線開關(guān)二只,N4007整流二極管4只(可從廢舊日光燈電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能燈上選用)。將各元件按圖2擺布好,定位打孔。D1、D2、D3、D4按極性與L1、L2、S1、S2并接安裝。電路及各元件安裝好后,用木螺絲固定。

    這一實驗可以作為高二學(xué)生學(xué)習(xí)完交流電之后的一個探究性課外實驗內(nèi)容,學(xué)生通過制作可進一步熟悉交流電、整流二極管的特性及作用,也有利于培訓(xùn)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)提高其實驗動手能力。

    參考文獻:

    [1]普通高中課程標準實驗教科書物理選修3-1[M].北京:人民教育出版社,2010.

    [2]劉炳昇.對技術(shù)設(shè)計活動的發(fā)展性評價[J].物理教學(xué)探討,2013,(10):1.

    (欄目編輯 王柏廬)

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