《自制交流电路特性演示器》中学物理创意实验设计参评申报表.docx
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《自制交流电路特性演示器》中学物理创意实验设计参评申报表
《自制交流电路特性演示器》
中学物理创意实验设计参评申报表
作品全称
自制交流电路特性演示器
学校名称
联系电话
姓名
王斌
性别
男
年龄
41
初、高中组
高中
指导老师
性别
年龄
(一)设计原理(含原理图和实物图、主要解决的什么问题)
一自制交流电路特性演示器主要解决的问题
1本演示器配合高中物理<<选修3-2>><<第五章>><<第二节:
电感和电容对交变电流的影响>>来研究电电感和电容对交变电流的作用,将实验现象直接演示出来.
2本演示器设计了变阻器电路,进行“纯电阻对交变电流和直流电的阻碍作用”的演示(本内容教材并未设计),通过前后对比设计实验,突出本节课电感和电容对交流电的影响。
3在论述感抗,容抗的影响因素时,课本只是进行了理论上的阐述,没有相对应的实验演示来说明.这使学生在学习过程中缺乏感性认识,教学效果不理想.本演示器通过对比观察设计实验过程,加深学生的理解.
二实验目的;
1探究电阻对直流电和交变电流的作用.
2探究电感,电容器对直流电和交变电流的作用
2探究感抗,容抗大小的影响因素有哪些.
三设计原理(文字表述)
1电阻对电流的阻碍作用;根据电阻对直流电和交变电流的阻碍作用相同的原理设计。
2电感对交变电流的阻碍作用;根据电感线圈通直流,阻交流的原理设计.
3电容对交变电流的阻碍作用:
根据电容隔直流,通高频,阻低频的原理设计.
4感抗和容抗的影响因素:
根据XL=2πfL,Xc=1/2πfc设计,定性观察.
四实物图:
五原理图:
1结构原理图:
2电阻作用原理图:
3电感作用及影响因素原理图:
4电容作用原理图:
5容抗影响因素原理图
六实验器材:
1自制交流电路特性演示器:
将双刀双掷开关,自感现象示教板,灯泡座(3个),电容器(1000μF,470μF.100μF),小灯泡(6V,5个)固定在线路实验板上,导线若干.
2配套用的实验器材:
高中学生电源,低频信号发生器(J2462型),可拆变压器400匝线圈(带U型铁心和条形铁轭)
3档位调节:
低频信号发生器输出选“正弦”,频段选“5K”,正弦波幅度选“10”,Vc调至“最大”。
电压挡位选择6V。
4线圈安装:
条形铁轭竖立放在U型铁心上,线圈悬在条形铁轭中间。
(如实物图)
(二)实验方法(或实验过程)
1探究电阻对交直流的阻碍作用:
①电路连接:
将双刀双掷开关用6根导线分别接在高中学生电源交直流接线柱上(电压挡位选择6V)和示教板1,2接线柱上,此时,示教板上灯泡1与变阻器与电源组成回路。
②观察电阻对交直流的阻碍作用现象:
将双刀双掷开关分别扳到直流挡和交流挡,旋动变阻器,改变电阻,观察灯泡亮度变化。
③实验现象记录:
电阻变大,灯泡变暗;电阻变小,灯泡变亮。
但在相同的交直流电压下,灯泡亮度保持不变。
④结论:
电阻对直流电和交变电流的阻碍作用相同。
⑤实验现象示意图:
2探究电感对交直流的作用:
①电路连接:
用2根导线将可拆变压器400匝线圈(带U型铁心和条形铁轭)的0匝和400匝档接在示教板3,4接线柱上,此时,示教板上灯泡2与线圈和电源组成回路。
②观察电感对交直流的作用现象:
将双刀双掷开关分别扳到直流挡和交流挡,观察灯泡的亮度变化。
③实验现象记录:
直流电压下,灯泡亮.交流电压下,灯泡变暗。
④结论:
电感线圈对交流电有阻碍作用,对直流电没有阻碍。
⑤实验现象示意图:
3探究感抗大小的影响因素:
①电路连接:
同上,保持不变。
②观察现象:
将双刀双掷开关扳到交流挡。
改变匝数,将400匝档换成100匝,观察灯泡的亮度变化。
将400匝线圈从铁芯中拔出,观察灯泡的亮度变化。
将双刀双掷开关的改接在低频信号发生器上,选择100匝不变,改变频率大小,观察灯泡的亮度变化。
③实验现象记录:
匝数多,灯泡暗。
有铁芯,灯泡暗。
频率增大,灯泡变暗。
④结论:
感抗大小与自感系数和交流电的频率大小有关。
⑤实验现象示意图:
4探究电容对交直流的作用:
①电路连接:
将灯泡4与470μF电容器串联后接在7,8接线柱上。
②观察电容对交直流的作用现象:
将双刀双掷开关分别扳到直流挡和交流挡,观察灯泡的亮度变化。
③实验现象记录:
直流电压下,灯泡不亮。
交流电压下,灯泡亮。
④结论:
电容器通交流隔直流。
⑤实验现象示意图:
5探究电容对交流的阻碍作用:
①观察现象:
将灯泡4与470μF电容器串联后接在7,8接线柱上,双刀双掷开关扳到交流挡,观察灯泡的亮度。
再将470μF电容器去掉,灯泡4直接接在7,8接线柱上,观察灯泡的亮度
②实验现象记录:
有电容器时,灯泡暗。
无电容器时,灯泡亮.
④结论:
电容器对交流电有阻碍作用。
⑤实验现象示意图:
6探究容抗大小的影响因素:
①电路连接:
灯泡3与1000μF电容器串联,灯泡4与470μF电容器串联,灯泡5与100μF电容器串联,3个串联电路再并联后接在7,8接线柱上
②观察现象:
双刀双掷开关扳到交流挡,观察3个灯泡亮度.
再将双刀双掷开关的交流挡改接在低频信号发生器上,改变频率大小,观察灯泡的亮度变化。
③实验现象记录:
1000μF电容,灯泡最亮,470μF电容,灯泡较亮,100μF灯泡不亮。
频率变大,变亮;至2KHz,3个灯泡全亮。
④结论:
容抗大小与电容和交流电的频率大小有关
⑤实验现象示意图:
7实验注意事项:
①线圈需按图示放置,否则实验现象有所变化。
②线圈的档位要按操作过程中的数值设定,否则现象有所变化。
如过程2探究电感对交直流的作用,线圈如选100匝,灯泡亮度不变。
过程3探究铁芯对感抗大小的影响,线圈如选100匝,线圈拔出铁芯时,灯泡亮度不变。
探究频率对感抗大小的影响,线圈选400匝,频率改变时,灯泡始终不亮。
③电容器实验中频率的选择,过程6探究频率对容抗大小的影响,频率超过2000Hz,频率增大,灯泡不是变亮,而是变暗。
(三)实验效果
1本自制演示器将电感实验和电容实验组合在一套教具上,使用方便,操作简单,实验现象明显,效果非常好。
2本自制演示器采用插件,一般的中学物理实验室都有配备。
自感现象示教板取自配件(自感现象有专配仪器),也可用插件灯座和插件变阻器替代,取材容易,制作简单。
3本自制演示器电路连接简单,线路板上的电路已经连接固定,教学时只需改接电源,线圈和低频信号发生器,非常方便。
注:
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自治区评委会意见
(盖章)
年月日
注:
表格空白不够可自行添加。
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