利用计算机ATX电源拓宽变压器规律的探究，本文主要内容关键词为：变压器论文,规律论文,电源论文,计算机论文,ATX论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
和以往教材相比，新的普通高中课程标准实验教科书《物理》选修2-1中的“变压器”一节，增加了对变压器规律的探究。该探究活动很好地利用了可拆装变压器上的几组原副线圈，探究了变压器的原、副线圈匝数比和电压大小之比的关系。
实际教学中，我们发现学生很希望通过自行绕线圈来探究规律。而采用教材中选用的变压器，在短时间内要绕好几十匝甚至上百匝的线圈需要价格在几千元不等的绕线机。经过实践摸索，我们发现用旧的计算机ATX电源以及几元不等的铁氧体磁芯和线框组成的高频变压器，在原副线圈匝数只有几匝的情况下，不仅可以简便快捷地探究出变压比的规律，而且在探究变压器其他规律上也很方便，使探究过程有了较大的拓展空间。
一、高频变压器和计算机ATX电源
高频变压器一般工作频率高于20kHz，在磁通量变化一定的情况下，磁通量变化可以很快，原副线圈匝数比普通变压器可以少得多，用的材料少广结构尺寸小，这有利于实际线圈的绕制。而且在传输能量一定的情况下，工作频率越高，在一定时间内传输能量的次数越多，每一次传输的能量可以越少，因此高频变压器功率损耗比较小，实验误差相对也小些。
高频变压器使用的高频电源来源比较多，在计算机ATX电源、UPS不间断电源，电瓶车充电器等许多设备中都有高频电源部分。计算机ATX电源一般采用脉冲变压器耦合型开关稳压。接通220V交流电后，整流二极管将交流电整流成为脉冲直流电，再经过电容滤波后成为300V的高压直流电压，而后进入控制电路。控制电路控制大功率开关三极管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。在高频变压器的次级线圈输出的是降压后的高频低压交流电。因此选择把高频变压器次级接输出端，就可以得到电压为12V、5V等理想的高频交流电。
需要注意的是接出线后还要将ATX电源改为直接供电系统。找出ATX电源输出的“双排十孔”的D型电源插头，用单芯导线分别插入电源线颜色为黑色和绿色的插孔中。如果为了控制方便，可以在单芯导线上安装一个开关控制电源供电。
二、变压器规律探究活动设计
1.变压器的基本构造，原、副线圈的绕制
实验中选用图1所示E型铁氧体磁芯和图2所示的绕有32匝线圈的线框。在用导线绕制线圈时注意排线要紧凑，不能在导线间留有空隙；导线要拉紧，使导线紧紧缠在线框上，两头的导线要掐在线框边上，记录原线圈匝数。
附图
图1
将原线圈套在E型铁氧体磁芯上，用胶带纸固定磁芯外围。在原线圈上直接绕副线圈，记录副线圈匝数。
附图
图2
2.原副线圈电压和匝数的关系
将计算机ATX电源12V输出端接在高频变压器原线圈两端。分别改变原线圈匝数（32匝、16匝、8匝）、副线圈匝数（4匝、8匝、16匝），用交流电压表分别测量出原、副线圈电压，计算出电压比和匝数比，探究两个比值之间的关系。
3.输入功率和输出功率关系
保持原线圈上的电压(12V)和原线圈匝数（32匝）不变，如图3所示，在变压器输出端并联接入3只“4.8V，0.5A”小灯泡，滑动变阻器做限流电阻，在原副线圈上分别接入交流电压表、交流电流表，改变副线圈匝数和并联灯泡个数，测出原、副线圈电压和电流值，分别计算出原、副线圈的各自电流与电压的乘积，探究变压器输入功率和输出功率的关系。
附图
图3
4.原副线圈电流和电压的动态变化规律
改变所接灯泡数或滑动变阻器的阻值，记录改变负载后电流和电压的大小，探究副线圈电压和原线圈电流的决定因素。
5.学生探究过程中还可能提出的问题
(1)原、副线圈导线的粗细是否影响输出电压的大小？
(2)在E型磁芯的边框上绕制线圈有无输出电压？在匝数相同的情况下和绕在线框中间输出电压大小有什么关系？
(3)负载空载时，原线圈电流是否为零？
(4)两个E型磁芯错开或接触不紧密对输出电压和电流有怎样的影响？
(5)变压器输入电压的频率的改变对变压器输出电压、电流等量有无影响？
通过对课本上探究实验的改进，学生在拆装变压器过程中对变压器的原理有了很深的理解，在亲身感受变压器的各个参数的变化过程中，领悟变压器的规律，提高物理学习的积极性，真正体现新课程要求的探究性学习目的。