低频信号发生器在感抗-容抗实验中的应用---副本

低频信号发生器在感抗、容抗实验中的应用丁兵赵庆梅方锦飞(江苏邗江中学江苏扬州225012)普通高中课程标准实验教科书5物理6选修3-2第五章第三节/电感和电容对交变电流的影响0,在讲电感对频率变化的交流的影响时是这样描述的:/实验和理论分析都表明,线圈的自感系数越大、交流的频率越高,电感对交流电的阻碍作用就越大,也就是说,线圈的感抗越大.0同样地,在讲电容对频率变化对交流电的影响时也是这样描述的:/理论和实验分析都表明,电容器的电容越大,交流的频率越高,电容器对交流的阻碍作用就越小,也就是说,电容器的容抗就越小.0上述两个结论,课本上没有相关的实验加以证明;笔者翻阅了以前几种版本的教材,也没有发现与之相关的实验.究其原因,主要是频率变化的交流电难以找到.现介绍一种用J2460型低频信号发生器来研究电感、电容对交流电影响的实验.1电路原理J2462-1型低频信号发生器采用集成电路精密函数发生器作为振荡源,能产生20Hz~20kHz连续可调的正弦波.正弦波有电压输出和功率输出,它的功率输出接口可以输出恒定电压4.5V、最大输出功率5W的正弦波,我们可以用来做频率变化的交流电源.电路结构如图1所示.图1A1、A2、A3为/3.8V,0.3W0的小灯泡,滑动变阻器R最大阻值为508,L选用2426型可拆变压器最大绕线为1600匝的线圈(此线圈有0、2、8、16四个接线柱分别表示0匝、200匝、800匝、1600匝,/I0形铁芯用作改变电感),C选用47LF、100LF、200LF三种电解电容器,交流电源接低频信号发生器的功率输出端.2演示电感对交流电的作用接通低频信号发生器,倍频选择X10,L接线圈800匝接线柱,将频率调至100Hz,合上开关S1、S2,调节滑动变阻器R使灯泡A1、A2亮度一样.慢慢转动低频信号发生器的频率旋纽,使交流电的频率逐渐增加,可以看到灯泡A1亮度不变,灯泡A2的亮度随交流电频率的增加逐渐变暗.反方向转动频率旋纽,使交流电的频率逐渐降低,这时灯泡A1的亮度仍然不变,A2的亮度随频率的降低而逐渐变亮.在交流电频率不变的情况下,向线圈中插入铁芯,小灯泡A2的亮度明显变暗;换用200匝的线圈,小灯泡A2的亮度明显变亮;换用1600匝线圈,小灯泡A2的亮度明显变暗.结论:交流的频率越高、线圈的自感系数越大,电感对交流电的阻碍作用就越大,也就是说,线圈的感抗越大.3演示电容对交流电的作用接通低频信号发生器,倍频选择X10,C选用100LF电容,将频率调至最高,合上开关S1、S3,调节滑动变阻器R使灯泡A1、A3亮度一样.慢慢转动低频信号发生器的频率旋纽,使交流电的频率逐渐减小,可以看到灯泡A1亮度不变,灯泡A3的亮度随交流电频率的减小逐渐变暗.反方向转动频率旋纽,使交流电的频率逐渐增加,这时灯泡A1的亮度仍然不变,A3的亮度随频率的增加而逐渐变亮.在交流电频率不变的情况下,换用200LF的电容器,可以看到灯泡亮度明显变亮;换用47LF的电容器,灯泡亮度明显变暗.结论:交流电的频率越高,电容器的电容越大,电容器对交流电的阻碍作用就越小,也就是说,电容器的容抗就越小.以上实验的优点:通过灯泡亮度的对比,可以直观地看出,电感或电容对频率变化的交流电的影响,电感或电容大小对交流电的影响.)48)2008年第4期物理通报实验教学研究