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目录
一．发现问题………………………………………………………………………………… 二．研究思路…………………………………………………………………………………
2.1资料…………………………………………………………………………………… 2.2思路方框图…………………………………………………………………………… 三．研究过程…………………………………………………………………………………
3.1资料…………………………………………………………………………………… 3.3设计实验……………………………………………………………………………… 3.4实验启发……………………………………………………………………………… 3.5实际应用……………………………………………………………………………… 3.6购买相关材料………………………………………………………………………… 四．加工制作过程…………………………………………………………………………… 五．设计实验………………………………………………………………………………… 六．运用研究方法……………………………………………………………………………
6.1科学原理……………………………………………………………………………… 6.2科学方法……………………………………………………………………………… 七．创新点…………………………………………………………………………………… 八．成品优缺点………………………………………………………………………………
8.1优点…………………………………………………………………………………… 8.2缺点…………………………………………………………………………………… 8.3需要改进方面………………………………………………………………………… 九．感想和收获……………………………………………………………………………… 参考文献……………………………………………………………………………………… 附件……………………………………………………………………………………………
互感磁生电充电装置
宋仕荣
一．发现问题：
我知道通电导线周围存在磁场，伴随着工业现代化的发展，大型输变电设备的广泛应用电场、磁场对环境的污染越来越严重，且电场、磁场对人也有一定量的危害。据有关资料得知，长期在电场、磁场工作的人群，会出现头痛、记忆力减退、扰乱人体正常磁场因为生物体生理活动能产生微弱的生物磁场。（摘自：百度搜索
）许多生物受外界磁场影响影响而改变生长情况，生命活动和行为习性等。（摘自：《全日制普通高级中学教科书（必修加选修）物理第二册》人民教育出版社物理室编）磁场也是一种能量，那么就可以将这种能量转化为可利用的能量，何必让它白白流失浪费，而且现在提倡节能减排，节约资源。为了解决这个问题而设计制作了互感磁生电充电装置。
二．研究思路：
2.1日常生活中使用的是交流电压，能产生交变的磁场，将闭合的线圈放入这种交变磁场中能感应出感应电动势，从而行成电压与电流。而且金属具有屏蔽磁场的作用，利用这些资料进行思考。（资料来自：百度百科） 2.2思路方框图如下: 屏文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 蔽 ↓ → ↓ →
磁场能 → 电能 储存电能 →
逆变 →
用于照明 给其它设备充电 三．研究过程：
3.1在了解磁场的危害后，开始对它的利用屏蔽产生了兴趣，请教相关老师进行讨论，得出它具有实现的可能性。进行思考，在互感电流计的启发下，想到了利用导线磁场的方法，但下一个问题就来了，怎样屏蔽磁场呢？在老师的指导帮助下，找到了相关资料。发现金属对磁场用屏蔽作用。找到解决方法后进行思考，怎样得到更高的电压与电流呢？想到物理中电源常用串联和并联的方法提高电压与电流，所以要想提高电压与电流就应该把多个线圈并联或串联，整理思路。画出草图，把自己的想法和设计好的草图与老师进行讨论。 3.2设计实验：
实验目的：验证设想是否成立，能否产生有效地电压与电流，证明方案的可行性。 材料：坏的互感电流计（取其有用的部分）、数字万能表、整流二极管（1N4007）、LED、用电器（电磁炉）、等相关物品，实验图如下：
用电器 整流器 互感器 负载（LED） 万能表
实验记录： 市电压（~） 206 206 206 206 206 用电器功率（W） 输出交流电压（~） 800 1200 1500 1800 2000 2.6 2.2 3．6 3.5 4.4 输出直流电压（—） 2.53 3.05 3.75 3.25 4.43 电流（μA） 700 800 900 1060 1290 文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.
3.3实验总结：
实验现象：①发现用电器的功率在1000W以上时，LED开始微微发光。功率增大LED也逐渐变亮。②万能表上显示出的电压与电流也随功率的增大而变大。
实验证明：此装置在一定功率下能达到有效电压与电流，该装置具有可行性。
3.4实验启发：该互感器与变压器相同之处，也有不同之处。相同点：都是利用电磁感应原理。不同点：变压器将电能转化为磁能再将磁能转化为电能，变压器产生的磁能大小与用电器有一定的关系，随用电器的功率的改变而改变。该互感器是将导线以产生的磁能转化为电能的过程。当用电器的功率一定时，导线的电流恒定，所以导线将电能转化为磁能过程中，是以恒定的能量将磁能释放出去。尽管不使用这些磁能，它还是会以这种恒定的能量释放磁能。如果安装这种互感器，将这种恒定的磁能吸收转化为电能，该电能与释放的能量相等（根据能量守恒定理），不会应为负载功率的改变而改变。说明：该互感器不会增加导线上的电能消耗。 （﹡注：以上的设想均在理想状态下） 证明以上设想：假设该互感器要增加导线消耗电能，那么在互感器的负载的功率增大时，μ会使导线的中流过的电流增大，来维持负载的功率需求。
设用电器的总功率为2200W，市电压为220V，互感器副线圈匝数为1000匝。铜丝的横截面积为0.5㎜2，铜线的电阻率为1.7×10-8欧·米。（理想状态） 导线中的电流为根据P=UI→I=P∕U=2200W∕220V=10A
已知ρ铜=1.7×10-8欧·米。S铜=0.5㎜2。设互感器与导线接触长度为L=0.01m ∴这节导线的电阻为R=ρL∕S
→1.7×10-8O欧·米×0.01m∕0.5×10-6㎡=0.034×10-2
这节导线两端的电压为U=IR=10A×0.034×10-2欧=0.34×10-2V 根据变压器公式：U1∕U2=N1∕N2设N2为1000匝，N1为1∕4匝 0.34×10-2V∕U2=1∕4∕1000→U2=13.6V ∵N1∕N2=I2∕I1→I2=250μA
设负载为10V0.04W→I=P/U=0.04W/10V=0.004A
I＞I2,负载不能正常发光与实验现象相同。与假设相反 （由于学校缺少精密的实验器材没有做出该实验） 3.5实际应用：
假设一个小型加工厂的能耗功率为13KW,每天机器工作12h能产生大量的磁场，该工厂的照明功率为3000W，设工业电价为1.5元∕度。一个大型该的互感装置为15V2A价格在五百元之内，购买一台3000W逆变器DC12-AC220价格为九百元，12V30AH铅蓄电池为26元，设一年中夜间平均照明时间为4h。
照明用电量P=W∕T→W=PT=3KW×4h=12KW.h=12度
设一年为365天。全年的电费为1.5×365×12=6570元 购买器件总费用为500+900+260=1660元
所以第一年除购买器件价钱可节约费用为6570－1660=4910元 在正确使用的情况下。此装置寿命设为5年。（除人为的损坏自然灾害等外） 所以在五年内可节约6570×4+4910=31190元 3.6.购买相关材料：目录如下 材料（名称） 三端稳压管 整流二极管 电解电容 数量（个） 1 33 1 型号（规格） 7805 1N4007 16V1000μF 价格（元） 0.5 1.65 0.25
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