《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

1、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

2、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

3、影响因素:根据XL=2fL,Xc=1/2fc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(1000F,470F.100F),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：

4、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: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。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。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。结论：电阻对直流电和交变电流的阻碍作用相同。实验现象示意图:2探究电感对交直流的作用：电路连接：用2根导线将可拆变压器

5、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。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。实验现象记录：直流电压下，灯泡亮.交流电压下，灯泡变暗。结论：电感线圈对交流电有阻碍作用，对直流电没有阻碍。实验现象示意图:3探究感抗大小的影响因素：电路连接：同上，保持不变。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

6、灯泡的亮度变化。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。结论：感抗大小与自感系数和交流电的频率大小有关。实验现象示意图:4探究电容对交直流的作用：电路连接：将灯泡4与470F电容器串联后接在7,8接线柱上。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。实验现象记录：直流电压下，灯泡不亮。交流电压下，灯泡亮。结论：电容器通交流隔直流。实验现象示意图: 5探究电容对交流的阻碍作用：观察现象：将灯泡4与470F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470F电容器去掉，灯泡4直接接在7,8接线柱上，

7、观察灯泡的亮度实验现象记录：有电容器时，灯泡暗。无电容器时，灯泡亮.结论：电容器对交流电有阻碍作用。实验现象示意图:6探究容抗大小的影响因素：电路连接：灯泡3与1000F电容器串联，灯泡4与470F电容器串联，灯泡5与100F电容器串联，3个串联电路再并联后接在7,8接线柱上观察现象：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。实验现象记录：1000F电容，灯泡最亮, 470F电容，灯泡较亮, 100F灯泡不亮。频率变大，变亮；至2KHz，3个灯泡全亮。结论：容抗大小与电容和交流电的频率大小有关实验现象示意图:7实

8、验注意事项:线圈需按图示放置，否则实验现象有所变化。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。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