Створення змінної напруги, випрямлення та згладжування за допомогою Cobra SMARTsense

Схема установки

Змінну напругу як вхідний сигнал можна перетворити за допомогою випрямляча, а коливання напруги, що при цьому виникають, - згладити, так що на виході отримують сталу постійну напругу.

Як приклад застосування тут можна розглянути - відповідно до використовуваного смартфона або планшета - роботу мережевого адаптера для заряджання акумулятора.

Попередні знання

Принцип

Учні мають бути обізнані з основами постійної та змінної напруги, а також із принципом магнітної індукції.

У змінному полі магніту, що періодично рухається, у котушці індукується змінна напруга. Властивість діода пропускати електричний струм лише в одному напрямку використовують для випрямлення індукованої змінної напруги. Конденсатор, увімкнений паралельно до споживача (резистора), приводить до згладжування випрямленої змінної напруги.

Навчальна мета

Завдання

Зрозуміти принцип перетворення енергії руху на електричну енергію за допомогою генератора змінної напруги, а також роль діода як випрямляча і конденсатора як елемента для згладжування сигналу.

1. Створення змінної напруги за допомогою генератора.
2. Спостереження за зміною сигналу під час випрямлення та згладжування різними електричними елементами.

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Смартфон, що заряджається

Як працює зарядний пристрій для смартфона або планшета?

Якщо ти хочеш зарядити акумулятор свого смартфона чи планшета, ти не можеш під'єднати мобільний пристрій до розетки прямо кабелем. Тобі потрібен зарядний пристрій із порівняно великою головкою штекера.

У цьому експерименті ти дізнаєшся, що відбувається всередині зарядного пристрою.

Щоб це зрозуміти, ти з'ясуєш, як можна створити змінну напругу і як на неї впливають різні електричні елементи.

1. Спочатку виміряй напругу на навантажувальному резисторі, яка виникає під час обертання магніту над котушками, не використовуючи інших елементів.
2. Виміряй напругу з використанням діода і навантажувального резистора.
3. Виміряй напругу, додатково під'єднавши різні конденсатори паралельно до навантажувального резистора.

Спочатку закріпи стрижневий магніт між накатною гайкою і гайкою на осі обертання.

Потім насади обидві котушки на U-подібне залізне осердя і встанови зверху опорну пластину.

Просунь вісь обертання разом із магнітом між двома котушками крізь опорну пластину. Відрегулюй висоту магніту так, щоб він міг обертатися приблизно на 1 см над кінцями U-подібного осердя.

З'єднай нижні гнізда обох котушок жовтим кабелем.

Тепер з'єднай модулі відповідно до зображення ліворуч.

З'єднай верхнє гніздо першої котушки з клемним модулем унизу праворуч червоним кабелем, а верхнє гніздо другої котушки - з клемним модулем унизу ліворуч синім кабелем.

Під'єднай клемний модуль угорі ліворуч синім кабелем до синього гнізда "voltage −", а клемний модуль угорі праворуч червоним кабелем - до червоного гнізда "voltage +" на Cobra SMARTsense-Voltage.

1. Увімкни свій Cobra SMARTsense-Voltage, утримуючи кнопку на сенсорі протягом 3 секунд.
2. Відкрий measure App на своєму планшеті чи смартфоні.
3. Обери сенсор "SMARTsense-Voltage" і встанови режим "Повторне вимірювання".
4. Після запуску вимірювання виміряна напруга відкладається на графіку відносно осі часу, доки ти не натиснеш "Стоп".

Сенсор напруги

Спочатку виміряй напругу на резисторі, яка виникає під час обертання магніту над котушками (зображення ліворуч).

Для цього запусти запис вимірювань у measureAPP і розкрути магніт пальцями.

Заверши вимірювання після зупинки магніту і збережи його.

Тепер увімкни в коло діод відповідно до зображення. Повтори вимірювання.

Після завершення вимірювання його слід щоразу зберігати.