自制简易变频电源改进受迫振动实验_高中学习网-人民教育出版社人教版部编同步解析与测评答案-电子课本资料下载-知识点学习方法与技巧补课解题技巧学习计划表总结-人教网-高中试卷网题库网-中学学科网

   根据工艺品电磁摆球的原理，利用电磁铁的吸引力作为驱动力，我改进了受迫振动实验。介绍如下：
    1、在实验室中，演示受迫振动仪器主要有手摇受迫振动演示仪和共振摆两种。前者，利用偏心轮对弹簧施加驱动力，缺点：(1)学生对偏心轮的认识不够，远距离也不易观察；(2)驱动力主要施加于弹簧上，间接地作用于小球；(3)手摇装置的频率不稳定，学生难以观察。后者，利用横线间接地对单摆的摆线施加作用力，横线的形变学生难以观察，学生只能靠想像；另外，新教材研究摆的共振的附图演示同一驱动力作用下，不同固有频率的单摆振幅不同。而共振曲线的附图，反映的是同一振子在不同驱动力作用下振幅的不同。学生对这些的演示实验和共振曲线意义的理解常发生思维障碍。
    2、我设计利用电磁铁对金属小球的吸引力作为驱动力，并且用发光二极管指示驱动力频率，用变频电源改变驱动力的频率。实验如下：
    实验目的：通过电磁铁对单摆(或弹簧振子)施加周期性驱动力，演示受迫振动现象和共振。
    实验器材：调频中等功率电源(自制)，电磁铁，单摆(或弹簧振子)，发光二极管(最好亮度高些，便于学生观察)，标记(2个)，木制框架。
    实验装置：(如图1、图2)

    装置图说明：图1电磁铁顶端加泡沫塑料，避免金属小球碰到电磁铁，由于电磁铁的剩磁，将金属小球吸住。图2的电磁铁不可与小球运动的轨迹相触，原理同上。
    受迫振动的研究：
    (1)按图示要求安装好装置，教师作说明，电磁铁与发光二极管并联，发光二极管亮表示电磁铁通电，电磁铁给小球以吸引力。
    (2)断开电撅，将振子拉到平衡位置一侧由静止释放，用秒表测出振子作自由振动的周期，并记录振动的固有频率(f固)。
    (3)接通电源，电磁铁给振子以驱动力，使振子做受迫振动，观察振子的振动的频率(f实)和发光二极管的频闪频率(f)的关系。
    (4)改变变频电源的频率，多次重复步骤3，得出振子在驱动力作用下的振动频率和驱动力频率的关系。
    共振的研究：
    (5)在实验1的基础上，使振子处于平衡位置，用标记A记录振子的平衡位置。
    (6)接通电源，选择合适的驱动力频率，使振子做受迫振动，用秒表测出驱动力的频率，待振动达到稳定后用标记B记录振子的最大位移，并用刻度尺测出两标记的距离即振子的振幅。

    (7)改变驱动力频率多次重复步骤6，将测量数据记录到表格1中。(教师预先选择合适的驱动力频率以节省实验时间)。
    (8)根据表格中的数据用描点法画出共振曲线，得出实验结论。

    3、自制变频电源
    器材：旧的单放机一个，薄的铝片，电刷2个，变压直流电源(1一2V)，直流稳恒电源(18V)，固定底座，电阻箱(或滑线变阻器)，封装小盒子一个(可选)。
    制作步骤：
    (1)将旧单放机的电路部分全部去除，主要留下电动机，皮带轮及塑料支架(如图4)，分别将皮带轮为命名为轮I，轮II和轮III，其中轮II又分为大轮和小轮，命名为轮111和轮112(如图4)。此时让电机转动，侧量轮III的转动周期，与我们实验要求的周期偏大，需将皮带轮进行处理，即减小轮I和轮112的半径。将皮带去除，接通电源，用刀靠近轮I，使轮I减小到合适的半径；用同样的方法减小轮II2半径。根据经验制作轮I可减小为原来的70%，轮11：可减小为原来的50%。此时再测试轮Ill的转动周期，调节电机电压(电机转速不可过慢，否则转动周期不稳定)，是否符合我们实验要求。

    (2)将薄铝片剪成如图5所示的形状(铝片可取用废弃的弹簧称)，将边沿部分锤平(如图5中的加黑部分)，以便电刷顺利地滑上铝片，将铝片粘在轮3上。

    (3)制作两个电刷(可模仿静电发电机的电刷)，按图6固定电刷。一般金属丝的弹性很差，可用新衬衫上取下来的塑料片与金属丝粘合起来，使电刷具有弹性。

(4)电机连接直流变压电源，可用干电他和滑线变阻器组成。
(5)按图示接通所有的电路。 (责任编辑：admin)

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