歐陽懿波 湖南省長沙市第一中學(xué)
基于交流電和直流電相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗分析
歐陽懿波 湖南省長沙市第一中學(xué)
本文首先選定了實(shí)驗,接著分析了直流電轉(zhuǎn)化為交流電的實(shí)驗,比如實(shí)驗器材;實(shí)驗基本原理;實(shí)驗流程。最后闡述了關(guān)于交流電轉(zhuǎn)化為直流電的實(shí)驗分析,比如實(shí)驗所需要的器材;實(shí)驗的基本原理;實(shí)驗流程;實(shí)驗結(jié)論等。
交流電 直流電 相互轉(zhuǎn)化 實(shí)驗
在進(jìn)行高中物理學(xué)習(xí)的過程中,針對電學(xué)相關(guān)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(shí)驗來做直觀性的判斷,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,希望給其他同學(xué)予以參考。
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(yùn)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(shè)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(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗探索,以此作為探究性的物理課題。不過開始進(jìn)行實(shí)驗以前,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)資料以及購買電子元器件。
進(jìn)行直流電轉(zhuǎn)化為交流電實(shí)驗需要使用到的實(shí)驗材料就是:電線、閉合開關(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(紅色與黃色)、電腦、DIS電壓傳感器、數(shù)據(jù)收集器等。
通常條件下,變壓器是不可以耦合直流電的,此電路實(shí)驗的基本原理就是:使用開關(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(jié)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(yīng)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(yīng)電動勢,就是開關(guān)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(yīng)上負(fù)下正感應(yīng)電動勢。當(dāng)LED正向位置突然導(dǎo)通發(fā)光閃爍,那么LED2局不會發(fā)光。如果開關(guān)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(yīng)到上正下負(fù)的感應(yīng)電動勢,在開關(guān)通和斷開的時候變壓器高壓線圈感應(yīng)到交變電動勢。如此,直流電轉(zhuǎn)化為交流電就做好了。
第一,將開關(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都沒有運(yùn)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(guān)等構(gòu)成的閉合電路里面構(gòu)成了恒定直流電流,且次級繞線繞組回路內(nèi)并不存在電流。第二,將開關(guān)通電與斷電的頻率轉(zhuǎn)變了,假如開關(guān)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(guān)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。
進(jìn)行交流電轉(zhuǎn)化為直流電的實(shí)驗的過程中,首先要做的就是先將實(shí)驗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。
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(diǎn)來設(shè)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(jìn)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。
第一,在進(jìn)行實(shí)驗之前,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),采用一個晶體二極管將交流電波形進(jìn)行轉(zhuǎn)變,對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個晶體二極管將交流電波形進(jìn)行轉(zhuǎn)變,進(jìn)而對實(shí)驗仔細(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,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(jìn)而將電路連接,采用傳感器來查看交流電的波形。
結(jié)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(jié)合,知識與實(shí)際相結(jié)合,如果在學(xué)習(xí)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(xué)習(xí),給往后探索更深層次的物理知識打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。
[1]王日昌.交流電變直流電演示模型設(shè)計[J].硅谷,2012,(05):56+9