1、MeiWei 81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】目錄一發(fā)現(xiàn)問題二 研究思路2.1資料2.2思路方框圖三 研究過程3.13.1資料3.3設(shè)計實驗3.4實驗啟發(fā)3.5實際應(yīng)用3.6購買相關(guān)材料 四 加工制作過程 五 設(shè)計實驗 六 運用研究方法6.1科學(xué)原理6.2科學(xué)方法七 創(chuàng)新點 八 成品優(yōu)缺點8.1優(yōu)點8.2缺點8.3需要改進方面 九 感想和收獲 參考文獻 附件 互感磁生電充電裝置 宋仕榮一發(fā)現(xiàn)問題：我知道通電導(dǎo)線周圍存在磁場，伴隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，大型輸變電設(shè)備的廣泛應(yīng)用 電場、磁場對環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重，且電場、磁場對人也有一定量的危害。據(jù)有關(guān)資 料得知，長期在電場、磁場工作的人群，會出現(xiàn)頭痛、記憶力

2、減退、擾亂人體正常磁場 因為生物體生理活動能產(chǎn)生微弱的生物磁場。 （摘自：百度搜索 http:/ ）許多生物受外界磁場影響影響而改變生長情況，生命活動和行為習(xí)性等。 （摘自：全 日制普通高級中學(xué)教科書（必修加選修）物理第二冊人民教育出版社物理室編）磁場 也是一種能量，那么就可以將這種能量轉(zhuǎn)化為可利用的能量，何必讓它白白流失浪費， 而且現(xiàn)在提倡節(jié)能減排，節(jié)約資源。為了解決這個問題而設(shè)計制作了互感磁生電充電裝 置。二研究思路：2.1日常生活中使用的是交流電壓，能產(chǎn)生交變的磁場，將閉合的線圈放入這種交變磁 場中能感應(yīng)出感應(yīng)電動勢，從而行成電壓與電流。而且金屬具有屏蔽磁場的作用，利用 這些資料進行思考

3、。 （資料來自：百度百科 http:/ ）2.2思路方框圖如下 :屏 蔽 磁場能電能儲存電能逆 變用于 照明MeiWei_81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】MeiWei 81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】給其它設(shè)備充電三研究過程：3.1在了解磁場的危害后，開始對它的利用屏蔽產(chǎn)生了興趣，請教相關(guān)老師進行討論， 得出它具有實現(xiàn)的可能性。進行思考，在互感電流計的啟發(fā)下，想到了利用導(dǎo)線磁場的 方法，但下一個問題就來了， 怎樣屏蔽磁場呢？在老師的指導(dǎo)幫助下， 找到了相關(guān)資料。 發(fā)現(xiàn)金屬對磁場用屏蔽作用。找到解決方法后進行思考，怎樣得到更高的電壓與電流 呢？想到物理中電源常用串聯(lián)和并聯(lián)的方法提高電壓與電流， 所以要想提高電壓與電

4、流 就應(yīng)該把多個線圈并聯(lián)或串聯(lián)，整理思路。畫出草圖，把自己的想法和設(shè)計好的草圖與 老師進行討論。3.2設(shè)計實驗： 實驗?zāi)康模候炞C設(shè)想是否成立，能否產(chǎn)生有效地電壓與電流，證明方案的可行性。實驗記錄：市電壓（ ）用電器功率 （W）輸出交流電壓（）輸出直流電壓（）電流（ A ）2068002.62.5370020612002.23.058002061500363.7590020618003.53.25106020620KK4.44.4312903.3實驗總結(jié)：實驗現(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)用電器的功率在1000W 以上時， LED 開始微微發(fā)光。功率增大 LED也逐漸變亮。萬能表上顯示出的電壓與電流也隨功率的增大而

5、變大。實驗證明：此裝置在一定功率下能達到有效電壓與電流，該裝置具有可行性。3.4實驗啟發(fā)：該互感器與變壓器相同之處，也有不同之處。相同點：都是利用電磁感 應(yīng)原理。不同點：變壓器將電能轉(zhuǎn)化為磁能再將磁能轉(zhuǎn)化為電能，變壓器產(chǎn)生的磁能大 小與用電器有一定的關(guān)系，隨用電器的功率的改變而改變。該互感器是將導(dǎo)線以產(chǎn)生的 磁能轉(zhuǎn)化為電能的過程。當(dāng)用電器的功率一定時，導(dǎo)線的電流恒定，所以導(dǎo)線將電能轉(zhuǎn) 化為磁能過程中，是以恒定的能量將磁能釋放出去。盡管不使用這些磁能，它還是會以MeiWei_81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】MeiWei 81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】這種恒定的能量釋放磁能。如果安裝這種互感器，將這種恒定的磁能吸收

6、轉(zhuǎn)化為電能， 該電能與釋放的能量相等（根據(jù)能量守恒定理） ，不會應(yīng)為負(fù)載功率的改變而改變。說 明：該互感器不會增加導(dǎo)線上的電能消耗。（注：以上的設(shè)想均在理想狀態(tài)下）證明以上設(shè)想： 假設(shè)該互感器要增加導(dǎo)線消耗電能， 那么在互感器的負(fù)載的功率增大時， 會使導(dǎo)線的中流過的電流增大，來維持負(fù)載的功率需求。設(shè)用電器的總功率為 2200W ，市電壓為 220V ，互感器副線圈匝數(shù)為 1000 匝。銅絲的橫 截面積為 0.5 2，銅線的電阻率為 1.7 10-8 歐米。（理想狀態(tài)） 導(dǎo)線中的電流為根據(jù) P=UII=P U=2200W220V=10A已知 銅=1.710-8 歐米。 S銅=0.5 2。設(shè)互感器

7、與導(dǎo)線接觸長度為 L=0.01m 這節(jié)導(dǎo)線的電阻為 R= LS1.7 10-8O歐米 0.01m 0.5 10-6 =0.034 10- 2 這節(jié)導(dǎo)線兩端的電壓為 U=IR=10A0.034 10- 2歐=0.34 10-2V 根據(jù)變壓器公式： U1U2=N1N2設(shè) N2為 1000匝， N1為 14匝 0.34 10-2VU2=141000U2=13.6VN1N2=I2I1 I2=250 A設(shè)負(fù)載為 10V0.04WI=P/U=0.04W/10V=0.004AI I2, 負(fù)載不能正常發(fā)光與實驗現(xiàn)象相同。與假設(shè)相反 （由于學(xué)校缺少精密的實驗器材沒有做出該實驗）3.5實際應(yīng)用：假設(shè)一個小型加工廠

8、的能耗功率為13KW,每天機器工作 12h 能產(chǎn)生大量的磁場，該工廠的照明功率為 3000W，設(shè)工業(yè)電價為 1.5 元度。一個大型該的互感裝置為 15V2A價格 在五百元之內(nèi)， 購買一臺 3000W逆變器 DC12-AC220價格為九百元， 12V30AH鉛蓄電池為 26 元，設(shè)一年中夜間平均照明時間為 4h。照明用電量 P=W TW=PT=3KW4h=12KW.h=12度 設(shè)一年為 365天。全年的電費為 1.5 36512=6570 元 購買器件總費用為 500+900+260=1660 元 所以第一年除購買器件價錢可節(jié)約費用為65701660=4910 元在正確使用的情況下。此裝置壽命設(shè)

9、為 5 年。（除人為的損壞自然災(zāi)害等外） 所以在五年內(nèi)可節(jié)約 65704+4910=31190 元3.6. 購買相關(guān)材料：目錄如下材料（名稱）數(shù)量（個）型號（規(guī)格）價格（元）三端穩(wěn)壓管178050.5整流二極管331N40071.65電解電容116V1000F0.25電解電容216V1F0.25鋼管1230 10銅線20其他3總費用為（含加工費） ： 47.5 元 四加工制作過程：鋼管送去機械加工廠加工。 （加工圖如下）MeiWei_81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】主視圖側(cè)視圖MeiWei 81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】制作電源電路（圖如下）原理方框圖如下：MeiWei_81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】MeiWei 81

10、- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】整流電路的性能參數(shù)： 整流電路中既有交流量，又有直流量。一般表示為：1.（ 交流 ） 輸入 - 用有效值或最大值， V2；2.（ 直流 ）輸出- 用平均值， VO（ AV）、 I O（AV） ；3.二極管正向電流 - 用平均值， I D（AV）；4.二極管反向電壓 - 用最大值， V。電路名稱VO（AV）/V2SVO（AV）/V2VO（AV）/V2單相半波0.451.5711.414單相橋式0.900.67121.414MeiWei_81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】MeiWei 81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】采用橋式整流電路與半波整流相比，橋式整流電路在輸入電壓，用電器相同 時輸出的電流提高一

11、倍。而且電流脈動小。.濾波原理：利用儲能元件電容器 C 兩端的電壓（或通過電感器 L 的電流）不能突變 的性質(zhì)，把電容 C（或 L ）與整流電路的負(fù)載 RL 并聯(lián)（或串聯(lián)） ，就可以濾掉整 流電路輸出的交流成分，提高直流成分，減小電路的脈動系數(shù)，改善電路的性能 采用電容濾波特點 :使電壓脈動減小，適合小電流。穩(wěn)壓器功能：使整流濾波后的直流電壓基本上不隨交流電壓和負(fù)載的變化而 變化，采用三端穩(wěn)壓集成電路：具有體積小，成本低，使用方便等優(yōu)點。將加工好的鋼管繞銅絲各 1000 匝，阻值為 24 歐。印制板制作，元器件安裝 焊接，制成成品。五設(shè)計實驗：材料：成品互感磁生電充電裝置、用電器（電磁爐） 、

12、數(shù)字萬能表等相關(guān)材料。 實驗?zāi)康模候炞C該裝置的效果實驗圖如下：市 電 壓用電 器功 率（W）輸出 交流 電壓 （）輸出直 流電壓 （）電流 （ A ）80012001500180020KK實驗總結(jié)：六. 運用研究方法：6.1科學(xué)原理：互感器原理、電磁感應(yīng)原理，將導(dǎo)線周圍的磁能，通過金屬在 金屬中形成渦流，形成閉合磁通，使的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成電壓與電流。 相關(guān)電子技術(shù)： 運用整流二極管組成的橋式整流電路， 將交流轉(zhuǎn)化為直流電壓， 然后用電解電容進行濾波，在經(jīng)過三端穩(wěn)壓管穩(wěn)壓輸出平滑的直流電壓。用于充 電等。印制板制作和元器件的焊接。6.2科學(xué)方法：幻想法組合法原型啟發(fā)法邏輯推理法實驗法七.

13、 創(chuàng)新點：首次開發(fā)了電磁的屏蔽利用裝置。 首次提出提出互感器不會增加導(dǎo)線消耗電能的想法。八. 成品優(yōu)缺點：8.1優(yōu)點：采用螺栓連接結(jié)構(gòu)簡單，省力快開?？晒?jié)約電能、屏蔽磁場、具有 一定的實用性。8.2缺點： 制作成本相對較高。使用鋼做鐵芯導(dǎo)磁率較低效果怎么好。質(zhì)量重有 1.3Kg 設(shè)計有缺陷的地方。有一定的危險性（注：禁止開路 ）。8.3需要改進的方面：如果使用硅鋼片疊成效果會更好。合理的設(shè)計與制作。 九感想和收獲：從開始關(guān)注互感磁生電充電裝置， 就付出了很多很多的努力， 也收獲了很多。 一旦著手開始設(shè)計，就發(fā)現(xiàn)需要面對大量從未見過的電子知識以及許多從未聽過 的電子元器件和設(shè)計軟件，還發(fā)現(xiàn)自己知識的不充足，遇到的困難比我想象中的 大得多。我堅持從基礎(chǔ)知識開始，一點點的積累項目說需要的知識，并動手制作 一些簡單的電子電路，了解相關(guān)軟件，并建立了對項目的信心。雖然遇到很多困 難。但經(jīng)過老師的悉心指導(dǎo)，還有自己的努力問題基本上都解決了。現(xiàn)在仔細(xì)想想我學(xué)到了相關(guān)的電子知識，懂得了一些電子元器件的聯(lián)系以及工作原理，認(rèn)識了許多不認(rèn)識的電子元器件。學(xué)會了 AutoCAD 和 EWB 等軟件的MeiWei_81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】MeiWei 81- 優(yōu)質(zhì)適用文檔】簡單應(yīng)用。大大提高了自己的思維和動手能力，對今后會有很大幫助。 參考文獻全日制普通高級中學(xué)教科書（必修加選修）物理第二冊人民教育出版社物