基于交流電和直流電相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)分析

歐陽(yáng)懿波 湖南省長(zhǎng)沙市第一中學(xué)

基于交流電和直流電相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)分析

歐陽(yáng)懿波 湖南省長(zhǎng)沙市第一中學(xué)

本文首先選定了實(shí)驗(yàn)，接著分析了直流電轉(zhuǎn)化為交流電的實(shí)驗(yàn)，比如實(shí)驗(yàn)器材；實(shí)驗(yàn)基本原理；實(shí)驗(yàn)流程。最后闡述了關(guān)于交流電轉(zhuǎn)化為直流電的實(shí)驗(yàn)分析，比如實(shí)驗(yàn)所需要的器材；實(shí)驗(yàn)的基本原理；實(shí)驗(yàn)流程；實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。

交流電 直流電 相互轉(zhuǎn)化 實(shí)驗(yàn)

在進(jìn)行高中物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中，針對(duì)電學(xué)相關(guān)物理知識(shí)，由于電磁場(chǎng)與電流的改變并沒(méi)有直觀性，這一物理知識(shí)非常的抽象。要想理解，有一定的難度。因此，就需要通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)來(lái)做直觀性的判斷，從而了解其運(yùn)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(shí)驗(yàn)，希望給其他同學(xué)予以參考。

1 實(shí)驗(yàn)選定

眾所周知，因?yàn)殡娏髂軌颢@得磁場(chǎng)，相反來(lái)說(shuō)，從磁場(chǎng)也能夠獲得電流。而直流電和交流電在日常生活之中運(yùn)用甚廣。一樣的道理，交流電經(jīng)過(guò)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(shè)計(jì)出比較簡(jiǎn)單的電路轉(zhuǎn)換呢？在交流電與直流電相互轉(zhuǎn)化的時(shí)候包含著什么樣原理知識(shí)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(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探索，以此作為探究性的物理課題。不過(guò)開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以前，需要成立學(xué)習(xí)研究小組，進(jìn)而與別的學(xué)生進(jìn)行分工協(xié)作，從網(wǎng)絡(luò)中查找有關(guān)資料以及購(gòu)買電子元器件。

2 關(guān)于直流電轉(zhuǎn)化為交流電的實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)器材

進(jìn)行直流電轉(zhuǎn)化為交流電實(shí)驗(yàn)需要使用到的實(shí)驗(yàn)材料就是：電線、閉合開(kāi)關(guān)、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(gè)（紅色與黃色）、電腦、DIS電壓傳感器、數(shù)據(jù)收集器等。

2.2 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的基本原理就是：使用開(kāi)關(guān)S通斷狀況交替改變讓電池直流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)電流。而此時(shí)，就可以將直流脈動(dòng)電流看作是穩(wěn)恒直流與交流成分的結(jié)合。而直流脈動(dòng)電流穩(wěn)恒直流成分會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定磁場(chǎng)，不可以在次級(jí)線圈里面生產(chǎn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且直流脈動(dòng)電流交流成分經(jīng)過(guò)變壓器以后。在次級(jí)線圈里面出現(xiàn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，就是開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)候在低壓繞組中生產(chǎn)直流脈動(dòng)電流交流變壓器耦合在次級(jí)繞組中，感應(yīng)上負(fù)下正感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)LED正向位置突然導(dǎo)通發(fā)光閃爍，那么LED2局不會(huì)發(fā)光。如果開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的時(shí)候，在低壓繞組中出現(xiàn)直流脈動(dòng)電壓通過(guò)變壓器耦合在次級(jí)繞組中，感應(yīng)到上正下負(fù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，在開(kāi)關(guān)通和斷開(kāi)的時(shí)候變壓器高壓線圈感應(yīng)到交變電動(dòng)勢(shì)。如此，直流電轉(zhuǎn)化為交流電就做好了。

2.3 實(shí)驗(yàn)流程

第一，將開(kāi)關(guān)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(méi)有運(yùn)行。根據(jù)試驗(yàn)可以了解到由燈泡和變壓器低壓繞組以及開(kāi)關(guān)等構(gòu)成的閉合電路里面構(gòu)成了恒定直流電流，且次級(jí)繞線繞組回路內(nèi)并不存在電流。第二，將開(kāi)關(guān)通電與斷電的頻率轉(zhuǎn)變了，假如開(kāi)關(guān)通電與斷電的頻率把控不足的時(shí)候，次級(jí)繞組回路里面的發(fā)光二級(jí)管LED與LED2輪流交換發(fā)光閃爍的時(shí)間相差比較短。假如將開(kāi)關(guān)的通電與斷電頻率提升到每一秒鐘五十次的時(shí)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(jí)繞組里面出現(xiàn)了交變電動(dòng)勢(shì)，就是所謂的直流電轉(zhuǎn)化為交流電了。

3 關(guān)于交流電轉(zhuǎn)化為直流電的實(shí)驗(yàn)分析

3.1 實(shí)驗(yàn)器材

進(jìn)行交流電轉(zhuǎn)化為直流電的實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，首先要做的就是先將實(shí)驗(yàn)所需要的各種材料準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)的基本原理

由于二極管最核心的一個(gè)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(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)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(dòng)直流電整流二極管。進(jìn)而經(jīng)過(guò)變壓器來(lái)減壓，把整流二極管開(kāi)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(shí)驗(yàn)的流程

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

結(jié)束語(yǔ)：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(jié)合，知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合，如果在學(xué)習(xí)物理的時(shí)候與生活緊密相連，那么就可以將物理成績(jī)提升，并且有利于物理知識(shí)的深入學(xué)習(xí)，給往后探索更深層次的物理知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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