《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Word文件下载.docx

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初、高中组

高中

指导老师

（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：

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。

直流电压下，灯泡亮.交流电压下，灯泡变暗。

电感线圈对交流电有阻碍作用，对直流电没有阻碍。

3探究感抗大小的影响因素：

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。

匝数多，灯泡暗。

有铁芯，灯泡暗。

频率增大，灯泡变暗。

感抗大小与自感系数和交流电的频率大小有关。

4探究电容对交直流的作用：

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：

直流电压下，灯泡不亮。

交流电压下，灯泡亮。

电容器通交流隔直流。

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.

电容器对交流电有阻碍作用。

6探究容抗大小的影响因素：

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

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。

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。

容抗大小与电容和交流电的频率大小有关

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

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