《自制交流電路特性演示器》中學(xué)物理創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參評(píng)申報(bào)表

1、自制交流電路特性演示器中學(xué)物理創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)參評(píng)申報(bào)表作品全稱自制交流電路特性演示器學(xué)校名稱聯(lián)系電話姓 名王斌性別男年齡41初、高中組高中指導(dǎo)老師性別年齡（一）設(shè)計(jì)原理(含原理圖和實(shí)物圖、主要解決的什么問題）一自制交流電路特性演示器主要解決的問題1本演示器配合高中物理<<選修3-2>><<第五章>><<第二節(jié):電感和電容對(duì)交變電流的影響>>來研究電電感和電容對(duì)交變電流的作用,將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直接演示出來.2本演示器設(shè)計(jì)了變阻器電路, 進(jìn)行“純電阻對(duì)交變電流和直流電的阻礙作用”的演示(本內(nèi)容教材并未設(shè)計(jì)),通過前后對(duì)比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),突出

2、本節(jié)課電感和電容對(duì)交流電的影響。3在論述感抗,容抗的影響因素時(shí)，課本只是進(jìn)行了理論上的闡述，沒有相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)演示來說明這使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏感性認(rèn)識(shí)，教學(xué)效果不理想. 本演示器通過對(duì)比觀察設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程，加深學(xué)生的理解.二實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1探究電阻對(duì)直流電和交變電流的作用.2探究電感,電容器對(duì)直流電和交變電流的作用2探究感抗,容抗大小的影響因素有哪些.三設(shè)計(jì)原理(文字表述)1電阻對(duì)電流的阻礙作用;根據(jù)電阻對(duì)直流電和交變電流的阻礙作用相同的原理設(shè)計(jì)。 2電感對(duì)交變電流的阻礙作用;根據(jù)電感線圈通直流,阻交流的原理設(shè)計(jì).3電容對(duì)交變電流的阻礙作用:根據(jù)電容隔直流, 通高頻,阻低頻的原理設(shè)計(jì).4感抗和容抗的

3、影響因素:根據(jù)XL=2fL,Xc=1/2fc設(shè)計(jì),定性觀察.四實(shí)物圖: 五原理圖:1結(jié)構(gòu)原理圖:2電阻作用原理圖:3電感作用及影響因素原理圖:4電容作用原理圖:5容抗影響因素原理圖六實(shí)驗(yàn)器材:1自制交流電路特性演示器:將雙刀雙擲開關(guān),自感現(xiàn)象示教板,燈泡座(3個(gè)),電容器(1000F,470F.100F),小燈泡（6V,5個(gè)）固定在線路實(shí)驗(yàn)板上,導(dǎo)線若干.2配套用的實(shí)驗(yàn)器材:高中學(xué)生電源,低頻信號(hào)發(fā)生器(J2462型),可拆變壓器400匝線圈(帶U型鐵心和條形鐵軛)3檔位調(diào)節(jié)：低頻信號(hào)發(fā)生器輸出選“正弦”，頻段選“5K”，正弦波幅度選“10”,Vc調(diào)至“最大”。 電壓擋位選擇6V。4線圈安裝：

4、條形鐵軛豎立放在U型鐵心上，線圈懸在條形鐵軛中間。（如實(shí)物圖）（二）實(shí)驗(yàn)方法（或?qū)嶒?yàn)過程）1探究電阻對(duì)交直流的阻礙作用:電路連接：將雙刀雙擲開關(guān)用6根導(dǎo)線分別接在高中學(xué)生電源交直流接線柱上（電壓擋位選擇6V）和示教板1，2接線柱上，此時(shí)，示教板上燈泡1與變阻器與電源組成回路。觀察電阻對(duì)交直流的阻礙作用現(xiàn)象：將雙刀雙擲開關(guān)分別扳到直流擋和交流擋，旋動(dòng)變阻器，改變電阻，觀察燈泡亮度變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄：電阻變大，燈泡變暗；電阻變小，燈泡變亮。但在相同的交直流電壓下，燈泡亮度保持不變。結(jié)論：電阻對(duì)直流電和交變電流的阻礙作用相同。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象示意圖:2探究電感對(duì)交直流的作用：電路連接：用2根導(dǎo)線將可拆變壓器

5、400匝線圈(帶U型鐵心和條形鐵軛)的0匝和400匝檔接在示教板3,4接線柱上，此時(shí)，示教板上燈泡2與線圈和電源組成回路。觀察電感對(duì)交直流的作用現(xiàn)象：將雙刀雙擲開關(guān)分別扳到直流擋和交流擋，觀察燈泡的亮度變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄：直流電壓下，燈泡亮.交流電壓下，燈泡變暗。結(jié)論：電感線圈對(duì)交流電有阻礙作用，對(duì)直流電沒有阻礙。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象示意圖:3探究感抗大小的影響因素：電路連接：同上，保持不變。觀察現(xiàn)象：將雙刀雙擲開關(guān)扳到交流擋。改變匝數(shù)，將400匝檔換成100匝，觀察燈泡的亮度變化。將400匝線圈從鐵芯中拔出，觀察燈泡的亮度變化。將雙刀雙擲開關(guān)的改接在低頻信號(hào)發(fā)生器上，選擇100匝不變,改變頻率大小，觀察

6、燈泡的亮度變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄：匝數(shù)多，燈泡暗。有鐵芯，燈泡暗。頻率增大，燈泡變暗。結(jié)論：感抗大小與自感系數(shù)和交流電的頻率大小有關(guān)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象示意圖:4探究電容對(duì)交直流的作用：電路連接：將燈泡4與470F電容器串聯(lián)后接在7,8接線柱上。觀察電容對(duì)交直流的作用現(xiàn)象：將雙刀雙擲開關(guān)分別扳到直流擋和交流擋，觀察燈泡的亮度變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄：直流電壓下，燈泡不亮。交流電壓下，燈泡亮。結(jié)論：電容器通交流隔直流。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象示意圖: 5探究電容對(duì)交流的阻礙作用：觀察現(xiàn)象：將燈泡4與470F電容器串聯(lián)后接在7,8接線柱上，雙刀雙擲開關(guān)扳到交流擋，觀察燈泡的亮度。再將470F電容器去掉，燈泡4直接接在7,8接線柱上，

7、觀察燈泡的亮度實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄：有電容器時(shí)，燈泡暗。無電容器時(shí)，燈泡亮.結(jié)論：電容器對(duì)交流電有阻礙作用。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象示意圖:6探究容抗大小的影響因素：電路連接：燈泡3與1000F電容器串聯(lián)，燈泡4與470F電容器串聯(lián)，燈泡5與100F電容器串聯(lián)，3個(gè)串聯(lián)電路再并聯(lián)后接在7,8接線柱上觀察現(xiàn)象：雙刀雙擲開關(guān)扳到交流擋，觀察3個(gè)燈泡亮度.再將雙刀雙擲開關(guān)的交流擋改接在低頻信號(hào)發(fā)生器上，改變頻率大小，觀察燈泡的亮度變化。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄：1000F電容，燈泡最亮, 470F電容，燈泡較亮, 100F燈泡不亮。頻率變大，變亮；至2KHz，3個(gè)燈泡全亮。結(jié)論：容抗大小與電容和交流電的頻率大小有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象示意圖:7實(shí)

8、驗(yàn)注意事項(xiàng):線圈需按圖示放置，否則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有所變化。線圈的檔位要按操作過程中的數(shù)值設(shè)定，否則現(xiàn)象有所變化。如過程 2探究電感對(duì)交直流的作用，線圈如選100匝，燈泡亮度不變。過程3探究鐵芯對(duì)感抗大小的影響，線圈如選100匝，線圈拔出鐵芯時(shí)，燈泡亮度不變。探究頻率對(duì)感抗大小的影響，線圈選400匝，頻率改變時(shí)，燈泡始終不亮。電容器實(shí)驗(yàn)中頻率的選擇,過程 6探究頻率對(duì)容抗大小的影響，頻率超過2000Hz, 頻率增大，燈泡不是變亮，而是變暗。（三）實(shí)驗(yàn)效果1本自制演示器將電感實(shí)驗(yàn)和電容實(shí)驗(yàn)組合在一套教具上，使用方便，操作簡單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，效果非常好。2本自制演示器采用插件，一般的中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室都有配備。自感現(xiàn)象示教板取自配件（自感現(xiàn)象有專配儀器），也可用插件燈座和插件變阻