Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Мостовий випрямляч - це ефективний тип випрямляча для перетворення змінної напруги в постійну. Він використовується в багатьох джерелах живлення, де змінна напруга з домашньої розетки може бути перетворена в постійну напругу.
Звичайні схеми випрямлячів з окремими діодами можуть використовувати лише одну напівхвилю змінного струму за один раз. Мостовий випрямляч уникає цієї проблеми, з'єднуючи чотири діоди таким чином, щоб для кожної півхвилі був відкритий один канал струму.
У цьому експерименті досліджується робота мостового випрямляча.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні вміти збирати та розуміти просте електричне коло. Вони також повинні мати базове уявлення про напівхвилі та пульсуючий постійний струм. В ідеалі, учні вже повинні знати, як працює один діод.
Принцип
У мостовому випрямлячі чотири діоди з'єднані таким чином, що полярність вихідної напруги не залежить від полярності вхідної напруги. Це дозволяє випрямляти змінну напругу.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Після того, як учні дізналися про випрямляючий ефект діода, цей експеримент покликаний допомогти їм зрозуміти, як працює мостова схема, яка найчастіше використовується на практиці. Учні повинні зрозуміти, що при використанні мостової схеми електричний струм протікає через робочий резистор в одному і тому ж напрямку протягом кожного півперіоду змінного струму.
Завдання
Спочатку досліджується вплив полярності постійної напруги на мостовий випрямляч і виявляється, що вона не має значення.
Потім напруга змінюється на змінну і спостерігається, що електричний струм через схему протікає в тому ж напрямку.
Нарешті, отримані висоти тону досліджуються один раз з постійною напругою і один раз зі змінною напругою з підключеним гучномовцем.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Зауваження щодо підготовки та виконання роботи
Перевірка напруги пульсацій, що накладається на постійну напругу, за допомогою навушників повинна продемонструвати різницю між частотами змінної напруги мережі та напруги пульсацій.
Учням слід порадити вибрати правильний діапазон вимірювання та правильні підключення на вимірювальному приладі.
Оскільки осцилограф і генератор змінної напруги з надзвичайно низькою частотою, як правило, недоступні під час проведення учнівських експериментів для визначення напряму струму, поведінку мостової схеми в колі змінного струму імітують, змінюючи полярність джерела постійного струму. Рекомендується порадити учням спрогнозувати роботу електричного кола після зміни полярності джерела струму на протилежну.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Блок живлення - приклад застосування випрямляча
Мостовий випрямляч - це ефективний тип випрямляча для перетворення змінної напруги в постійну. Він використовується в багатьох джерелах живлення, де змінну напругу з домашньої розетки потрібно перетворити на постійну.
У цьому експерименті можна дізнатися, як мостовий випрямляч перетворює відповідні півперіоди змінного струму на постійний.
Завдання
Як можна використати обидва напівперіоди змінного струму для отримання постійного струму?
Дослідіть режим роботи мостового випрямляча, спробувавши різні полярності для постійного і змінного струму.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 2 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 3 |
| 3 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 1 |
| 4 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 5 | З'єднувальний, прямий з роз'ємом, модуль SB | 05601-11 | 1 |
| 6 | З'єднувальний, кутовий з роз'ємом, модуль SB | 05601-12 | 1 |
| 7 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 |
| 8 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 |
| 9 | Випрямляч, модуль SB | 05655-00 | 1 |
| 10 | Навушники, з 4 мм - штепсельними вилками | 06811-01 | 1 |
| 11 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 1 |
| 13 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 1 |
| 14 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 1 |
| 15 | Лампи розжарювання 12 В/ 0,1 A, E10, 10 шт. | 07505-03 | 1 |
| 16 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
| 17 | Аналоговий мультиметр, 600 В AC/DC, 10A AC/DC, 2 МОм, захист від перевантаження | 07021-11 | 1 |
Підготовка
Зберіть експериментальну установку як показано на рисунках.
Виберіть діапазон вимірювання 300 мА і переконайтеся, що полярність вимірювального приладу правильна.
Виконання роботи (1/3)
Увімкніть блок живлення і встановіть напругу постійного струму на 12 В.
Завдання 1: Замкніть електричне коло вимикачем. Спостерігайте за лампочкою та відхиленням стрілки амперметра. Роз'єднайте коло вимикачем. Поміняйте полярність підключення до джерела живлення так, щоб напруга була протилежної полярності.
Завдання 2: Зробіть висновок про поведінку лампочки та напрямок відхилення стрілки вимірювального приладу після увімкнення.
Завдання 3: Замкніть коло вимикачем. Порівняйте поведінку лампочки та відхилення стрілки амперметра з прогнозом та поведінкою при початковій полярності напруги.
Виконання роботи (2/3)
Підключіть з'єднувальний провідник на блоці живлення від роз'єму постійної напруги до роз'єму 12 В ~, як показано на рисунку.
Замкніть електричне коло вимикачем.
Завдання 4: Спостерігайте за лампочкою та амперметром.
Виконання роботи (3/3)
Спочатку підключіть навушники безпосередньо до роз'єму на 12 В~ (рис. вище), а потім паралельно до лампочки (рис. нижче).
Завдання 5: Порівняйте висоту звуку.
Завдання 6: Знову підключіть електричне коло до роз'єму на 12В -. Кілька разів увімкніть вимикач і послухайте сигнали в навушниках.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Стрілками позначте шляхи проходження струму в мостовому випрямлячі для обох полюсів напруги.
Завдання на схемі: розташуйте зображення вище по місцях. Місця на схемі: верхній; внизу.; Так.; ліворуч.
Завдання на схемі: розташуйте зображення вище по місцях. Місця на схемі: верхній; внизу.; Так.; ліворуч.
Завдання 4
Питання
Який висновок про характеристику постійної напруги джерела живлення можна зробити на основі спостережень у завданні 6? Обговоріть це з сусідом по парті.
Завдання 5
У чому перевага мостового випрямляча в порівнянні з простим діодом? У мостовому випрямлячі потік струму ____ в одному напрямку ____ від полярності. У простому діоді, однак, потік струму ____ в одному напрямку і, таким чином, передається тільки половина сигналу напруги. На I-t діаграмі це можна зобразити таким чином: У ____ нижня напівхвиля в кожному випадку загинається вгору. У ____, однак, вона просто дорівнює нулю.