用自藕调压器做自感现象实验装置.doc

用自耦调压器做自感现象实验装置 发明论文 本实验装置是高中物理自感现象及其应用教学内容的课堂演示装置。同时，它还可分别用在电感器和电容器对交变电流的作用等教学内容作为演示装置。 一、装置组成：该装置如图1所示的10部分组成： 1、开关电位器磁贴板 2、灯泡二极管插接磁贴板 3、日光灯电路磁贴板 4、直流变交流转换磁贴盒 5、发光二极管插片 6、小灯泡插片 7、带夹接线 8、电池组磁贴板 9、自耦调压器 10、底板  图1 二、使用方法： １、通电自感现象实验 按图2所示的电路图示，把开关电位器插接磁贴板1和灯泡二极管插接磁贴板2，吸贴在铁皮底板10上。把自耦变压器上的输出线一根连接开关电位器插接磁贴板右下边的接线柱，另一根接灯泡二极管插接磁贴板左下方的接线柱。再把两块发光二极管插片6，分别插入插接磁贴板2上、下两个支路上，并使两管的正、负极性方向相同。上面的二极管跟电位器串联，下面的二极管跟自耦调压器串 图2 联，两个支路构成并联电路。电池组磁贴板8吸贴在底板上方，电池组的正、负极输出线分别接在下面两磁贴板左、右两端的电源接线柱上。图示电路连接好之后，先把电位器调到阻值最大处，然后合上开关，两二极管发光，调节电位器，使两管亮度相同之后，打开开关。在重新合上开关时，可明显看到串联自耦调压器的二极管开始发光的时间较串联电位器的二极管开始发光的时间要慢一些。调整自耦调压器使之匝数增大（电压指示值增大），合上开关时可看到两管开始发光的时间差随之增大。这表明通电时电感产生的自感电动势E自阻碍电流增大，而且这种阻碍随线圈的电感L的增大而增大。为更直观地研究E自与L的关系，把使用单片机制作的数据采集卡分别在两个并联二极管的支路上，分两路采样电压瞬时值，经模数转换处理之后输入电脑系统，能同时显示出两支路电压随时间而变化的图像。同时还能直接读出调压器电感L随匝数的增大时，时间差增大的图像和数据。以此来说明在通电自感 图3 现象实验中，产生的自感电动势E自跟线圈自感系数L的大致变化关系。 2、断电自感现象实验。 在地板上按照图3所示的电路，将一个小灯泡5与自藕调压器9连接成并联电路，合上开关后调节电位器使灯泡发出的光稍暗一点。打开开关，可看到灯泡在断开电源之后的一瞬间，不但不立即停止发光，却反而会更亮一瞬间。这表明电源断开后，自耦调压器线圈产生的E自，在它与灯泡组成的回路形成电流，使灯泡显亮。跟上述相同，采用数据采集卡在灯泡两端采样电压变化，经模数转换输入电脑系统，通过图像和数据来研究E自与L大致变化关系。 3、断电自感现象中E自的方向 在上述实验“2”的电路里，把原插入的小灯泡改为插入两个正负极性方向相反的发光二极管。重复上述操作，可以看到在接通电源之后，只有其中一个二极管发光。在断开电源的瞬间，原发光二极管立即停止发光，而另一个原不发光的二极管瞬间发出强光。从电路分析可以得到，此时，自耦调压器线圈产生的E自的方向在新的回路，使二极管发光。由此可得出：在电流减小时，电感产生的E自阻碍电流变小，产生的E自方向跟原电流的方向相同，但通过该灯泡的电流方向跟断开前时相反。 图4 4、自感现象在日光灯电路中的作用 如图5所示，先在底板上吸贴日光灯电路磁贴板3，然后把帖板最上端的启辉器取掉，使它下面的开关处于断开状态。在贴板左下边的两个接线柱上接上220开关交流电。 电路接通后，先打开灯管上边的开关，当看到灯管两端点亮时，立即关断开关，可看到日光灯管在镇流器产生的自感电动势作用下而点亮。然后断开220V交流电源，在电路磁贴板上端的启浑器空座盒上，插入启辉器。重新打开220V 图5 交流电源，可以看到日光灯管在启辉器和镇流器共同作用下把日光灯管点亮，使电路正常工作。 5、电感器对交变电流的作用 如图6所示，在铁皮底板的下部吸贴上磁贴板1和磁贴板2，两贴板下面的接线柱连接自耦调压器。在两板并联电路插接板的上、下插接口上，各插上一个小灯泡。在底板的中部贴上直流变交流转换磁贴盒6，在底板的上部侧面贴电池组盒，将电池盒的正、负电源接线，分别夹接在转换磁贴盒的输入接线柱上。最后用两根带夹接线分别将转换磁贴盒上的输出接柱与下部两贴板并联电路两端的电源输入接柱夹接。 电路接好后，合上开关，先调节电位器，使两灯泡亮度相同，然后转动直流变交流转换磁贴盒上的 图6 摇把，可以看