青少年科技创新大赛范文名师制作优质教学资料.doc
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4、方法七创新点八成品优缺点8.1优点8.2缺点8.3需要改进方面九感想和收获参考文献附件互感磁生电充电装置宋仕荣一 发现问题:我知道通电导线周围存在磁场,伴随着工业现代化的发展,大型输变电设备的广泛应用电场、磁场对环境的污染越来越严重,且电场、磁场对人也有一定量的危害。据有关资料得知,长期在电场、磁场工作的人群,会出现头痛、记忆力减退、扰乱人体正常磁场因为生物体生理活动能产生微弱的生物磁场。(摘自:百度搜索http:/)许多生物受外界磁场影响影响而改变生长情况,生命活动和行为习性等。(摘自:全日制普通高级中学教科书(必修加选修)物理第二册人民教育出版社物理室编)磁场也是一种能量,那么就可以将这种
5、能量转化为可利用的能量,何必让它白白流失浪费,而且现在提倡节能减排,节约资源。为了解决这个问题而设计制作了互感磁生电充电装置。二 研究思路:2.1日常生活中使用的是交流电压,能产生交变的磁场,将闭合的线圈放入这种交变磁场中能感应出感应电动势,从而行成电压与电流。而且金属具有屏蔽磁场的作用,利用这些资料进行思考。(资料来自:百度百科http:/)2.2思路方框图如下:屏蔽 磁场能电能储存电能逆变用于照明 给其它设备充电 三 研究过程:3.1在了解磁场的危害后,开始对它的利用屏蔽产生了兴趣,请教相关老师进行讨论,得出它具有实现的可能性。进行思考,在互感电流计的启发下,想到了利用导线磁场的方法,但下
6、一个问题就来了,怎样屏蔽磁场呢?在老师的指导帮助下,找到了相关资料。发现金属对磁场用屏蔽作用。找到解决方法后进行思考,怎样得到更高的电压与电流呢?想到物理中电源常用串联和并联的方法提高电压与电流,所以要想提高电压与电流就应该把多个线圈并联或串联,整理思路。画出草图,把自己的想法和设计好的草图与老师进行讨论。3.2设计实验:实验目的:验证设想是否成立,能否产生有效地电压与电流,证明方案的可行性。材料:坏的互感电流计(取其有用的部分)、数字万能表、整流二极管(1N4007)、LED、用电器(电磁炉)、等相关物品,实验图如下:整流器负载(LED)互感器用电器万能表实验记录:市电压()用电器功率(W)
7、输出交流电压()输出直流电压()电流(A)2068002.62.5370020612002.23.058002061500363.7590020618003.53.25106020620004.44.4312903.3实验总结:实验现象:发现用电器的功率在1000W以上时,LED开始微微发光。功率增大LED也逐渐变亮。万能表上显示出的电压与电流也随功率的增大而变大。实验证明:此装置在一定功率下能达到有效电压与电流,该装置具有可行性。3.4实验启发:该互感器与变压器相同之处,也有不同之处。相同点:都是利用电磁感应原理。不同点:变压器将电能转化为磁能再将磁能转化为电能,变压器产生的磁能大小与用电器
8、有一定的关系,随用电器的功率的改变而改变。该互感器是将导线以产生的磁能转化为电能的过程。当用电器的功率一定时,导线的电流恒定,所以导线将电能转化为磁能过程中,是以恒定的能量将磁能释放出去。尽管不使用这些磁能,它还是会以这种恒定的能量释放磁能。如果安装这种互感器,将这种恒定的磁能吸收转化为电能,该电能与释放的能量相等(根据能量守恒定理),不会应为负载功率的改变而改变。说明:该互感器不会增加导线上的电能消耗。(注:以上的设想均在理想状态下)证明以上设想:假设该互感器要增加导线消耗电能,那么在互感器的负载的功率增大时,会使导线的中流过的电流增大,来维持负载的功率需求。设用电器的总功率为2200W,市
9、电压为220V,互感器副线圈匝数为1000匝。铜丝的横截面积为0.5,铜线的电阻率为1.710-8欧米。(理想状态)导线中的电流为根据P=UII=PU=2200W220V=10A已知铜=1.710-8欧米。S铜=0.5。设互感器与导线接触长度为L=0.01m这节导线的电阻为R=LS1.710-8O欧米0.01m0.510-6=0.03410-这节导线两端的电压为U=IR=10A0.03410-欧=0.3410-V根据变压器公式:U1U2=N1N2设N2为1000匝,N1为14匝0.3410-VU2=141000U2=13.6VN1N2=I2I1I2=250A设负载为10V0.04WI=P/U=
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