自制“微型发电”低成本物理实验演示装置_微动力论文

低成本物理实验之自制“微动力发电”演示装置，本文主要内容关键词为：低成本论文,演示论文,装置论文,物理实验论文，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。

      “电磁感应”作为高中物理选修3-2中重要的内容，也是学生最感兴趣的内容之一，即使他们在学习后往往也是知其然而不知其所以然，在实际运用中也容易屡现问题。永磁直流电动机，也可作为直流发电机使用，其典型应用是汽车的启动马达，集电动机与发电机于一体，学生对此并不陌生。用实验室通常配置的教学直流电动机发电，并不是什么新鲜之事，但明显缺陷有二：一是需要较大力量才能驱动；二是直流电动机的正、反方向转动将直接影响输出电压正负极性的颠倒。因此，若用它演示双向风力发电、潮汐发电的现象效果不明显，而且在驱动LED灯珠以及给外接电子产品充电时要常常调换正负极性，不方便。为让学生充分理解和运用“电磁感应”的相关原理，以及克服实验室器材的不足，本文将分享笔者自制的“微动力发电”演示装置及其制作、工作原理。

      一、“微动力发电”演示装置设计与制作

      本文中的“微动力”指用较小的驱动力就可以驱动发电演示装置正常工作，如在室内用嘴吹气就能驱动，或轻轻来回拧动、摇动也能驱动。根据学生的认知特点和实际教学需要，笔者经多次改进设计与完善，将“微动力发电”演示装置依照图1所示的电路图并安装好，所需元件材料如表1所示。

      

      

      二、“微动力发电”演示装置的工作原理

      “微动力发电”演示装置以减速直流电动机为核心发电部件M，该类型电动机经多级齿轮机械传动，改变输入与输出的力矩比，仅需微小的输入力矩便可驱动电机转动，从而产生感应电流。无论发电机M是正方向转动还是反方向转动，经桥式整流电路后，电流均沿固定方向流动。正因如此，可以演示两相反风向的风力发电，以及潮汐发电的相关原理。同时用手来回往复拧动电机转轴，也可以产生恒定方向的电流，从而达到微动力振动发电的目的。

      为了使发电机M产生的电更为直观可见，演示装置中应用了数字电压表表头，可以直接观察到发电机所产生电压的数值，同时经过稳压电路和USB输出端，可直接为外接电子产品充电。

      三、实践与应用

      “微动力发电”的演示实验装置，在“电磁感应”教学中，可演示微振动发电、双向风力发电、潮汐发电等相关发电原理，通过轻轻来回拧动或转动直流电机转轴，即可将机械能转化为电能，其产生电压及其输出状态可实时通过数显装置显示出来，同时配置的USB输出端还可为智能手机、平板电脑、MP3等用电器快速充电，集中学物理教学演示和移动充电于一体。该装置取材方便，成本低廉，课堂教学演示效果极好。同时，教师和学生皆可亲手制作，可作为学生课外科技创新活动的内容，能极大激发学生物理学习兴趣和创新思维，提升学生的动手实践能力。

标签：微动力论文;  直流电动机论文;