基于交流電和直流電相互轉(zhuǎn)化的實驗分析

歐陽懿波 湖南省長沙市第一中學

基于交流電和直流電相互轉(zhuǎn)化的實驗分析

歐陽懿波 湖南省長沙市第一中學

本文首先選定了實驗，接著分析了直流電轉(zhuǎn)化為交流電的實驗，比如實驗器材；實驗基本原理；實驗流程。最后闡述了關于交流電轉(zhuǎn)化為直流電的實驗分析，比如實驗所需要的器材；實驗的基本原理；實驗流程；實驗結論等。

交流電 直流電 相互轉(zhuǎn)化 實驗

在進行高中物理學習的過程中，針對電學相關物理知識，由于電磁場與電流的改變并沒有直觀性，這一物理知識非常的抽象。要想理解，有一定的難度。因此，就需要通過物理實驗來做直觀性的判斷，從而了解其運行的情況。所以，下文從高中生的角度分析和探索交流電與直流電相互轉(zhuǎn)化的實驗，希望給其他同學予以參考。

1 實驗選定

眾所周知，因為電流能夠獲得磁場，相反來說，從磁場也能夠獲得電流。而直流電和交流電在日常生活之中運用甚廣。一樣的道理，交流電經(jīng)過二極管整流可以轉(zhuǎn)化為直流電，直流電使用逆變電路同樣可以轉(zhuǎn)變成交流電。那么，怎樣設計出比較簡單的電路轉(zhuǎn)換呢？在交流電與直流電相互轉(zhuǎn)化的時候包含著什么樣原理知識呢？因此，下面就將直流電和交流電這兩種電流相互轉(zhuǎn)化，進行相應的實驗探索，以此作為探究性的物理課題。不過開始進行實驗以前，需要成立學習研究小組，進而與別的學生進行分工協(xié)作，從網(wǎng)絡中查找有關資料以及購買電子元器件。

2 關于直流電轉(zhuǎn)化為交流電的實驗分析

2.1 實驗器材

進行直流電轉(zhuǎn)化為交流電實驗需要使用到的實驗材料就是：電線、閉合開關、三伏電池組、六伏轉(zhuǎn)220伏的變壓器、小燈泡（有燈座的）、發(fā)光二極管兩個（紅色與黃色）、電腦、DIS電壓傳感器、數(shù)據(jù)收集器等。

2.2 實驗的基本原理

通常條件下，變壓器是不可以耦合直流電的，此電路實驗的基本原理就是：使用開關S通斷狀況交替改變讓電池直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動電流。而此時，就可以將直流脈動電流看作是穩(wěn)恒直流與交流成分的結合。而直流脈動電流穩(wěn)恒直流成分會出現(xiàn)穩(wěn)定磁場，不可以在次級線圈里面生產(chǎn)感應電動勢，且直流脈動電流交流成分經(jīng)過變壓器以后。在次級線圈里面出現(xiàn)感應電動勢，就是開關閉合的時候在低壓繞組中生產(chǎn)直流脈動電流交流變壓器耦合在次級繞組中，感應上負下正感應電動勢。當LED正向位置突然導通發(fā)光閃爍，那么LED2局不會發(fā)光。如果開關斷開的時候，在低壓繞組中出現(xiàn)直流脈動電壓通過變壓器耦合在次級繞組中，感應到上正下負的感應電動勢，在開關通和斷開的時候變壓器高壓線圈感應到交變電動勢。如此，直流電轉(zhuǎn)化為交流電就做好了。

2.3 實驗流程

第一，將開關閉合，在電池作用情況下，燈泡發(fā)光，可是發(fā)光二極管LED與LED2都沒有運行。根據(jù)試驗可以了解到由燈泡和變壓器低壓繞組以及開關等構成的閉合電路里面構成了恒定直流電流，且次級繞線繞組回路內(nèi)并不存在電流。第二，將開關通電與斷電的頻率轉(zhuǎn)變了，假如開關通電與斷電的頻率把控不足的時候，次級繞組回路里面的發(fā)光二級管LED與LED2輪流交換發(fā)光閃爍的時間相差比較短。假如將開關的通電與斷電頻率提升到每一秒鐘五十次的時候，可以觀察到LED與LED2持續(xù)發(fā)光的情況。這種和照明電路里面的白熾燈工作狀況，表明次級繞組里面出現(xiàn)了交變電動勢，就是所謂的直流電轉(zhuǎn)化為交流電了。

3 關于交流電轉(zhuǎn)化為直流電的實驗分析

3.1 實驗器材

進行交流電轉(zhuǎn)化為直流電的實驗的過程中，首先要做的就是先將實驗所需要的各種材料準備好。比如整流二極管、電位器、電容器、具備中心抽頭的220伏轉(zhuǎn)變成12伏的變壓器和插頭、DIS電壓傳感器、數(shù)據(jù)收集器、電腦等軟件。

3.2 實驗的基本原理

由于二極管最核心的一個特征就是單方向?qū)щ娦?。所以，可以依?jù)單方向?qū)щ娦赃@一核心特點來設計與制造出能夠?qū)⒎较蚪惶孀兓慕涣麟娹D(zhuǎn)化為單一方向的脈動直流電整流二極管。進而經(jīng)過變壓器來減壓，把整流二極管開展不一樣的組合，與電容器濾波性能向融合，就可以看是探索交流電轉(zhuǎn)化為直流電了。

3.3 實驗的流程

第一，在進行實驗之前，需要檢查交流發(fā)電機，剖析發(fā)電機的基本結構，將發(fā)電機的電刷結構進行更換，采用電壓傳感器查看交流電波形的轉(zhuǎn)變，進一步找出其發(fā)生變化的原因。第二，探索電源結構，采用一個晶體二極管將交流電波形進行轉(zhuǎn)變，對于得到的電流波形仔細分析與整理，進而提出如何可以得到儀器中的直流電。第三，探索采用2個晶體二極管將交流電波形進行轉(zhuǎn)變，進而對實驗仔細分析。第四，探究全波整流電路圖，探索整流的基本原理知識，把電路連接起來，采用傳感器來檢查交流電的波形。第五，插裝不一樣容量的電容，進而將電路連接，采用傳感器來查看交流電的波形。

結束語：在新課程改革背景下，物理課本內(nèi)容也有所改變。課本和生活相結合，知識與實際相結合，如果在學習物理的時候與生活緊密相連，那么就可以將物理成績提升，并且有利于物理知識的深入學習，給往后探索更深層次的物理知識打下堅實的基礎。

[1]王日昌.交流電變直流電演示模型設計[J].硅谷,2012,(05):56+9