篇一:小学六年级科学《电磁铁》教学设计旧书不厌百回读,熟读精思子自知,这里是勤劳的小编醉清风为大伙儿分享的6篇电磁铁教案的相关文章,仅供参考,希望对大家有所帮助。
电磁铁教案 篇一
后现代教学理论认为:学生才是教育的第一主体,也是最后的主体。教师不再是传授者,而是激励者;不再是演独角戏,而是学生做演员,教师是导演,甚至是幕后的。所以教师要改变以往滔滔不绝、口若悬河地说教式教育,当个好“导”师,引导学生在知识的海洋中自主遨游,变“教”师为“导”师,变“教”课为“导”课。在教学中教师“导”课,让学生都当“演员”,学生亲自实践、发现、体验并学以致用,做到教与学合一,以利于学生创造性的发挥、创造性的学习,以利于学生优秀品质的养成。教师的职业魅力将大大增加,传统形象(教书匠)将被精神生活的艺术家所取代。本人的体会是:教师的“导”,可以说是给学生搭建“活动”的舞台,“导”的形式有很多,比如设置问题、设计实验、小组讨论、成果展示、习题演练等等。设置问题,训练思维能力的舞台;设计实验,训练动手能力、观察能力、合作能力的舞台;小组讨论,学生相互交流、互相学习的舞台;成果展示,培养口头表达能力、提升学生信心的舞台;习题演练,学生运用所学知识解决问题的舞台。下面,以《探究感应电流的产生条件》的教学案例具体说说在课堂上本人如何不断“搭台”和“编导”,学生怎样不停地“演戏”,变课堂为“舞台”。
1实验引入
师“导”:绳,大家都跳过,可我们今天来个别样的跳绳。
演示实验1:如图1所示,一根导线,两端接上灵敏电流计,
构成闭合电路,没有电流。切换实物投影,用实物投影展示灵敏电流计。大家观察灵敏电流计的指针是否偏转。
生“演”:(1)三位同学来展示一下跳绳,其他同学观察灵敏电流计指针有无摆动。
(2)实验现象:电流计指针发生了摆动。
(3)实验结果:导线中产生了电流――感应电流。
师“导”:产生感应电流的条件是什么呢?我们这节课就来探究感应电流的产生条件。
点评师“导”搭了学生易于操作又直奔主题的“舞台”,学生跳绳、同学们观察到有趣的现象――产生了感应电流,立即引发了学生的兴趣,感应电流怎样产生的问题学生油然而生,大脑随之动了起来。
2新课教学
板书课题,切换课件。
师“导”:关于感应电流产生的条件,同学们在初中初步探讨过,请同学们回忆一下,感应电流是怎样产生的呢?关键点在哪?
生“演”:闭合电路的部分导体做切割磁感线运动时,产生感应电流。至于关键点学生会通过讨论得出“闭合”和“切割”这两个关键点。
教师肯定和表扬。
点评师“导”顺势设问构筑复习的“舞台”,学生通过回忆、讨论得出答案并为下面开展探究与学习打下基础。教师及时肯定和表扬激起学生学习兴致。
师“导”:演示实验2,一根金属棒与一只灵敏电流计组成一闭合回路,金属棒处在如图2所示蹄形磁铁中,蹄形磁铁内部磁感线方向竖直向下,金属棒怎样运动才能在回路中产生感应电流呢?是水平运动、竖直运动、不动还是斜向运动呢?
生“演”:(1)一位学生上来演示,其他同学观察、思考。
(2)观察现象:竖直运动和不动,灵敏电流计指针没有摆动,水平运动和斜向运动灵敏电流计指针有摆动。
(3)学生分析:竖直运动和不动,金属棒没有切割磁感线,所以闭合回路中没有电流;水平运动和斜向运动,金属棒做切割磁感线运动,所以闭合回路中有电流。
同学们的探究很成功!(教师评价)
点评师“导”搭建了一个金属杆运动能不能产生感应电流的探究实验平台,学生自己做实验、观察,运用刚才复习过的知识分析得出:闭合回路中的金属杆光有运动不够,运动中还要切割磁感线,闭合回路中才有电流。让学生体会到“学”是为了“用”,同时为学生设计通过条形磁铁、通电螺线管产生感应电流的实验方案做铺垫。
师“导”:是不是只有切割磁感线才能产生感应电流,有没有不切割磁感线运动就可产生感应电流,也就是说还有哪些情况也可产生感应电流呢?
将学生分成8个小组,每个小组桌面上都有:一个大线圈、一个小线圈、一只灵敏电流计、一根条形磁铁、一个电键、一个学生电源和导线若干条。
请每个小组讨论,制定出方案并进行探究。
每组讨论、探究之前,教师提示:同学们设计探究方法时可参考桌面上的器材,哪些器材可以获得磁场?产生感应电流的回路需用哪些器材构成?回路中感应电流通过什么器材显示出来?电路如何组成?怎样操作?如何列表记录?
如图3所示的方案一,学生能设计出来。其它方案若学生设计不出来,教师在方案一的基础上引导:磁铁可产生磁场,电流也能产生磁场,那哪一个器件产生的磁场与条形磁铁的磁场很相似呢?――通电螺线管。那我们就可以用通电螺线管来替代条形磁铁。
思考:一根条形磁铁,它产生的磁场是不变的,那通电螺线管产生的磁场可不可以变化呢?通电螺旋管的磁场的有无可通过线圈中电流的有无来实现,其磁场的强弱可通过线圈中电流的大小来改变。如此学生可设计出如图4所示的方案二。
生“演”: 学生设计出实验方案,在做探究实验的同时列表记录实验情况。合作探究、小组讨论后,每个小组选一位同学上台展示和评议。
学生展示结果如下:
方案一:探究结果如表1.
表1磁铁的运动1螺旋管中磁场B的变化1电流表指针N极插入线圈1变大1发生偏转N极停在线圈中1不变1不发生偏转N极从线圈中抽出1变小1发生偏转不同小组得出的结论:
(1)闭合回路中,线圈切割磁感线时回路中有感应电流产生。
(2)闭合回路中,磁铁与螺线管有相对运动有感应电流产生。
(3)闭合回路中,线圈中磁场强弱发生变化时回路中有感应电流产生。
方案二:探究结果如表2.
表2闭合开关瞬间1磁场由无到有1发生偏转闭合开关一段时间,A中电流稳定后1有磁场但不变1不发生偏转闭合开关,A中电流稳定后,在将滑动变阻器的滑动触头向左或向右滑动的过程中1磁场变弱或变强1发生偏转断开开关瞬间1磁场由有到无1发生偏转结论:闭合回路中,线圈中磁场强弱发生变化时回路中有感应电流产生。
此阶段教师巡视、点拨,同时观察各小组完成情况。做得好的小组,教师及时肯定和表扬,遇到困难的小组,教师及时引导和鼓励。
点评师“导”在前面所搭建“舞台”的基础上设置了一个更高、更大的“舞台”,教师适时引导和激励,把教学推向高潮。由于这个“舞台”比较高,有的学生爬不上去,因此教师通过一系列的设问和提示给学生搭起了一个逐级攀爬的台阶。在教师的引导下学生通过思考、讨论、设计、操作、列表记录、分析综合等最终得出结论。通过这一系列的活动,潜移默化的告诉学生方法要共享,探究需合作。学生体验了过程、熟悉了方法、增强了合作、取得了成功、提升了信心,提高了品质。俗话说得好,“眼过千遍,不如手过一遍。”
师“导”:前面的演示实验2中金属棒切割磁感线产生感应电流可抽象成图5所示中最上面的导体杆水平运动切割磁感线的情况,导体杆在切割磁感线的过程中闭合回路的面积S在变化;探究实验一和二可等效为图5中的下面两个图,闭合回路中的磁感应强度B发生变化,回路中都会产生感应电流。以前我们学过哪一个物理量可以概括面积S和磁感应强度B这两个因素呢?可不可以用一句简单的话来概括上面各种产生感应电流的条件呢?
生“演”:(1)磁通量可以概括面积S和磁感应强度B这两个因素。
(2)感应电流的产生条件可以概括为:穿过闭合电路的磁通量发生变化
(第一个问题学生一般能回答出,第二问题有点难度,在教师的引导下学生通过讨论概括出感应电流的产生条件,此结论一出教师及时带领学生为概括出的同学鼓掌).
板书:感应电流的产生条件。
点评师“导”将演示实验2和探究实验一和二进行了模型化,分别抽象成图5,让学生在可视的平台上自行归纳出结论。教师教学不要总是扶着学生“走”,而是该想法让学生自己“走”,教师充分发挥了引导作用和评价作用,采用知识自主生成而不是一味灌式的教学,学生主动获取知识,学习印象深刻。
师“导”:当然我们是站在巨人的肩膀上才这么快就得到了结论,历史上为了获得这个结论,以法拉第为代表的好多科学家经过好几年的不懈努力,反复研究,最终找出规律。任何科学探究过程都不是轻而易举的,要有坚持不懈的毅力和顽强拼搏的精神。那请同学们解释前面的跳绳为什么能产生感应电流,对摆动绳子的两位同学的站位有没有要求?
生“演”:(1)绳子和灵敏电流计组成闭合回路中的磁通量通过绳的摆动在不断地发生变化。(2)有,东西方向站效果好。这个回答需教师适当提示地磁场的方向。
教师对第一个问题的回答给与表扬,对第二个问题的答出给与称赞。
点评这次师“导”重在设置教育的平台。教育学生要有坚持不懈、勇于探索的精神。让学生感觉物理是从生活中来又到生活中去,它与生产、生活紧密联系在一起,让学生认为学物理是有用的,从而激发学生学习物理的欲望和激情,同时使课堂首尾呼应。
3课堂总结
同学们,物理就在我们身边,我们要善于从日常生活中发现物理问题,探究物理规律,进而将我们学习的物理知识用于生产和生活中。
《电磁铁》教学设计 篇二
教学目标
1.了解电磁铁的构成和影响电磁铁磁性大小的因素。
2.知道电能产生磁,探究影响电磁铁磁性大小的因素。
3.了解电磁铁的应用。
重点难点
探究影响电磁铁磁性大小的因素。
教学过程
1.引入
同学们,今天老师给大家带来了一样东西,请看这是什么?(磁铁)
磁铁都有什么性质呢?(有磁性,吸铁)
我们都知道磁铁有磁性,可以吸铁!大家再看这个,这是一个普通的铁钉,它能吸大头针吗,咱们来试试?(不能)
我有办法让它也能够吸起大头针,仔细看好。怎么样,大头针被吸了起来。这个装置叫做电磁铁,今天这节课我们就一起来研究电磁铁。
出示课题
2.学习目标
3.制作电磁铁
出示电磁铁图片,请学生观察用到了哪些材料?又是如何组装成电磁铁的?师演示缠电磁铁。
出示注意事项
同桌合作,制作电磁铁,观察实验现象。
学生汇报实验结论
教师总结,通电以后把大头针给吸了起来,说明产生了磁性,断电以后,大头针又掉了下来,说明磁性消失了。
4.探究磁性大小与哪些因素有关
生猜想,电磁铁的磁性大小与哪些因素有关。
师演示电磁铁的磁性大小是否与电池节数有关。
生合作探究电磁铁的磁性大小跟线圈匝数是否有关。
学生汇报实验结论
教师总结:通过刚才的实验,我们已经验证了电磁铁的磁性大小与线圈匝数、电池节数有关。
5.电磁铁的应用
我们了解了电磁铁这么多的知识,电磁铁在我们生活中有什么用处呢,还有哪些地方用到了电磁铁?
生交流汇报
师视频展示电磁铁在生活中的用处。
电磁铁教案范文 篇三
首先我们观察教科书(人教版)《物理》选修3-2,第14页图4.3-13(本文图1).从图中可以看出这是实验室常用的J2424型楞次定律演示器,它是由一定厚度和宽度的两个圆环(其中一个有一个断口)通过一个和圆环宽度一样的长薄铝片组成。我们用这个演示器及其在这个仪器基础上改进的仪器进行以下实验:
实验一如图1所示,当磁铁靠近A环,A环迅速离开;当磁铁迅速靠近B环时,B环慢慢远离;磁铁离开时,B环慢慢靠近磁铁,B环靠近的幅度比远离时要大。
实验二磁铁靠近A环或B环外侧,A环或B环慢慢远离;磁铁远离A环或B环左侧,A或B环慢慢靠近,但靠近的速度要比远离时大。
磁铁靠近环的外侧也能产生移动现象,这说明产生这一现象的原因不是环形电流造成的。是什么原因造成的呢?通过比较发现,实验中的现象与电磁阻尼摆类似,为了证明这一点我们进行以下实验:
实验三把图1中的A环换成面积相同的铝片C,B环换成铝片D,在铝片D中心挖去一部分并开一个小口,变成中空的铝片D,如图2所示。当磁铁靠近铝片C或铝片D时,铝片C或D离开;磁铁远离铝片C或D时,铝片C或D迅速靠近。逐渐减小铝片D的面积,并且每减小一次便重复一次上述实验,可以看到,铝片D远离或靠近磁铁的动作幅度随铝片面积的减小而减小。
实验四如图3所示,B环换成断开的细铝圈,当磁铁靠近铝圈E以及磁铁远离铝圈E时,铝圈E没有动作;磁铁换成强磁铁,重新实验,铝圈E动作的现象也不明显。
总结以上实验可以得出:1.处于变化磁场中的铝片会受到力的作用。如果变化磁场是磁铁运动造成的,当磁铁靠近铝片时,铝片会远离磁铁;当磁铁远离铝片时,铝片会靠近磁铁。2.如果铝片的面积减小,实验中铝片动作的幅度也将减小,当铝片变得很细时,只要不形成闭合回路,无论是直线状态,还是开口的圆环状态,其动作状态都不明显。这些现象说明处于变化磁场中的铝片被动的动作类似于电磁阻尼摆在磁场中的发生的阻尼现象,只是电磁阻尼摆是摆(铝块)运动磁铁不动,而实验三和四是磁铁运动铝片不动。磁铁不动摆运动的结果是铝块内部的电子受到洛伦兹力,磁铁运动铝片不动的结果是铝片内部的电子受到感应电场力,这两种力在整块金属内部引起的感应电流叫涡电流(简称涡流),涡流的磁场阻碍着原磁场的变化,宏观上表现为阻碍着摆或铝片的运动。铝环B虽然不是一个片状金属,但是我们可以把它看成是由许多微小片状金属构成的,因此,B环出现的移动现象应与电磁阻尼摆的基理是一样的。
在实验一中,当磁铁迅速靠近B环时,B环慢慢远离;磁铁离开时,B环慢慢靠近磁铁,B环靠近的幅度比远离时要大。这种现象,在实验3中,当磁铁远离铝片时表现的更为明显。为什么会出现这一情况呢?根据电磁理论,任何媒质在磁场的作用下都或多或少地发生变化并反过来影响磁场,因此任何媒质都可以看作磁介质,磁介质在磁场作用下的变化叫磁化。当磁铁远离铝片时,铝片或铝环一方面受到涡电流的磁场作用,同时“被磁化”的铝片还与磁铁作用,两个力作用方向相同,增强了铝片或铝环的动作幅度。
我们再来看看以下几个有趣现象:
实验五如图4和图5所示,把A和B环用细线单独悬挂起来,磁铁靠近A环,A环离开;磁铁远离A环,A环靠近;磁铁靠近B环,B环慢慢离开;磁铁远离B环,B环慢慢环靠近。
实验六如图4所示,磁铁靠近A环右侧,A环逆时针旋转,磁铁远离A环右侧,A环顺时针旋转。用磁铁靠近悬挂着的A环侧面,A环远离;磁铁离开A环时,A环迅速跟进;把A环换成B环重新实验可得同样的结果。
电磁铁教案 篇四
一、用魔术展现神奇的洛伦兹力
课堂上一开场,展示阴极射线管及其结构原理,然后接通电源,展示电子束的运动轨迹“一条直线”,下面请大家仔细观察,我想让这束电子束听我的话,学生有一点诧异。于是我用手慢慢在阴极射线管上方移动,电子束果然一会上偏,一会下偏,一会儿又消失。课堂热闹起来,怎么我的手有如此魔力,同时请一个同学上台来也试一试,发现什么现象都没有,这就奇怪了。学生更疑惑了,甚至有学生对我的手仔细检查了一番。神秘片刻,终于有学生猜出“有磁铁”,“对了,奥妙就在这里”当我从袖套里取出事前被固定好的小条形磁铁时,大家恍然大悟:正是磁铁的磁场对电子的运动造成了影响,我们把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力,以此开始新课的教学,调动学生学习的积极性。
二、实验探究洛伦兹力的方向
引导学生认识:既然洛伦兹力是安培力的微观表现,那么要研究洛伦兹力就应从安培力“下手”。安培力的方向遵循左手定则,那洛伦兹力的方向是否也应遵循左手定则呢?让学生思考条形磁铁的北极从后方靠近射线管,电子束如何偏转,再用实验加以验证,并指出问题关键:四指应指向哪个方向?同样,北极从前方和上方靠近又会如何?让学生感知理论和实践的完美结合,加深理解比划时应注意的问题,并明确加上前后磁场后,电子束会上下偏,加上下磁场后,电子束会前后偏,从而为后面的学习做好铺垫。
三、通过实验模拟电视机内的扫描原理
在介绍完洛伦兹力的大小公式后学生知道了洛伦兹力大小与哪些因素有关,如果想改变其大小,当然可利用改变B和v的大小,或者改变两者的夹角来实现。下面我们共同来完成一个艰巨的任务,请同学们回忆我们要让射线向下偏,应如何放置条蹄形磁铁,要上偏呢?此问题较易回答。如果我要看到电子束从下偏到上偏连续的变化呢?应让磁铁如何摆放,请同学们思考设计方案,并上台展示。无论用何种方法,只要能看到现象就是成功。
通过课堂讨论和学生展示各种方案,并对一些成功方案进行分析。
主要措施有:(1)在射线管上方放置蹄形磁铁(条形磁铁也可,要注意高度),让磁场和电子束垂直,缓慢转动磁铁,在旋转180度的过程中可以看到电子束的偏转变化,若一直旋转下去即可看到电子束不停地上下摆动,(很有意思)和学生一起分析原因:此方案是通过改变B与v的夹角来改变F的大小,进而改变偏转的多少。
(2)在射线管上方附近放置磁铁,磁场和电子束垂直,然后把磁铁向上平移远离射线管,到一定高度后旋转180度,再向下缓慢靠近阴极射线管,同样能观察到电子束的连续变化,此方法是利用改变B的强弱来改变F的大小
继续探讨:如果再上下偏的基础上,要电子束再左右偏,要加上怎样的磁场?
让电子束在变化的磁场中偏转,就是电视机显像管的扫描原理,通过施加水平和竖直方向的磁场变来实现全屏扫描,只是他巧妙地应用了电流产生的磁场来控制电子束的偏转(展示偏转线圈),磁场的强弱和方向可通过电流的大小和方向变化来控制,这样更简便易控。
四、科普介绍,模拟展示北极光
电磁铁教案范文 篇五
程资源;科学素养
〔中图分类号〕 G623.6
〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004―0463(2014)
24―0112―01
科学学科的性质、任务和教材都决定了采用探究性教学、构建探究性课堂是非常必要的。科学课要达到激发学习兴趣、培养学生素质和优质高效的目的,必须致力于探究性课堂的打造。本文结合笔者近年来的教学实践,谈几点实施策略。
一、设置问题情境,激发求知欲望
有没有求知的欲望,以及求知的欲望高不高,直接决定学生在课堂学习中是否能全身心投入。而利用教材中的有利因素,巧妙地设置问题情境,是激发学生求知欲望,进而达到最优教学效果的好方法。
问题情境的设置,途径之一是让学生亲历自然情景,发现问题,拓展想象,深化思维,再在探究中学到知识。途径之二是教师可以通过实验创设问题情境,激发学生的探究兴趣,进而在探究中学到知识、提高能力。
如在执教五年级《电路的研究》一课时,我在简单介绍了电池、电线、灯泡后提出疑问:“谁能让小灯泡发光?”然后让学生分组利用准备好的器材去操作实验,还可以比比哪个小组最快让小灯泡发光。运用这种方法要注意的是,教师要把自己放在与学生平等的位置,与学生共同操作,或及时提供帮助。
二、挖掘课程资源,在实践中求知
小学科学教育要引导学生关注生活,以敏锐机警的视角,去挖掘生活中的科学资源。如:探究居室养花的学问,探究浇花喷水器的原理,了解家电线路的设计,进行天气、气温、风向的观测和记录,开展食物霉变的研究,探究水壶除垢的方法等。同时,要引导学生学会收集生活中的废弃物品,变废为宝,使之成为可利用的科学实验资源,如:废弃的饮料盒罐,可以做电话听筒,可以做听诊器,可以做小昆虫观察盒等;小药瓶、饮料吸管、导线、铁钉、小磁铁、小木片、泡沫塑料板、螺丝、螺母、食品包装盒、袋、绳等,可以用来做其他实验的器材,帮助我们完成精彩的科学实验。因此,科学教育要使学生养成善于开发利用课程资源的习惯,而课程资源的重要价值正在于为学生的发展提供了多种发展机会、发展条件、发展时空和发展途径,而这正是科学教育的内涵。
伴随知识的发生、形成、发展全过程进行对科学的探究,在探究中体现了对科学的认识过程。三年级《往水里加点东西》一课,学生通过实验知道糖和盐能在水中溶解后,就有学生提出这样的问题:是不是所有的东西都能在水中溶解?这时,教师不须讲任何解释,而是鼓励学生自己去找答案,让他们将油、茶叶、面粉、粉笔末等物体投入水中进行实验,通过自己实验可以找到自己提出的问题的答案,并不是所有的物体都能在水中溶解,像油、粉笔末、砂等物体都不能在水中溶解,只有通过学生自己动手实验,在实验中发现问题、解决问题,才能既获得知识,提高实验技能,又培养了自己的创新精神和实践能力。
三、尊重自主创造,培养科学素养
“学生是会思考的个体,是天性的学习者”。在动手操作时,他会有自己的选择,他的办法也许新颖、巧妙,也许幼稚、笨拙,但都是动脑筋的结果,是他们自己的选择。从心理角度讲,学生希望得到他人的鼓励和认可,老师包办是对“快乐的掠夺”。所以教师课前要准备大量的、尽可能的实验材料满足学生不同的“胃口”,为学生多种尝试提供保障,学生不致“难为无米之炊”。
电磁铁教案 篇六
1低电压欠压脱扣器方案研究
1.1电磁铁参数DW50断路器所采用的欠压脱扣器,其电磁铁普遍采用“联合设计”的电磁铁,其电参数如下。线圈参数:0.17,7600匝,580;始动电压(Vs):150V;工作电压(Vo):30V;维持电压(Vm):9.5V。电磁铁可以在一个很宽的电压范围内工作。结合断路器用欠压脱扣器特点,控制电路应向电磁铁提供一合适功率,防止电磁铁“震脱”[3]。
1.2方案研究由电磁铁特性可知,电磁铁吸合时的“始动电压(功率)”往往比“维持电压(功率)”高出许多。欠压脱扣器装配于断路器中,断路器主触头系统合闸时会产生框架震动,为保持电磁铁动铁心不会自行脱落,要求电磁铁线圈有一个大于维持电压的“工作电压(功率)”。无论是直流24V输入,或是交流24V输入,控制电路直接驱动电磁铁,不能正常工作。为此,设计低电压欠压脱扣器方案如图1所示。输入电压经EMC电路抗干扰滤波后,形成二次电压接桥式整流器B1,B1的输出定义为SP。对于直流电压输入,起到极性转换作用;对于交流输入,由B1整流为脉动直流。SP经D0隔离、C1滤波后接至升压电路,同时接电电源电路。电源电路产生12V电压供升压电路与开关电路,生产的5V电压供片机电路。SP同时接由R1、R2组成的采样电路,采样信号SA送单片机。单片机控制升压电路与开关电路。
1.3主电路与储能电容与一般升压电路不同,为了避免电磁铁动——静铁心之间的撞击,提高电磁铁的工作次数,以始动电压(功率)足够、平稳过渡到工作电压(功率)的方式为最佳。即,VH电压首先充电到150V(A点),然后接通开关电路(K),依靠电容电荷释放做功吸合电磁铁。随后将输入电压提升高工作电压30V(B点),如图2(a)所示。设升压电路中的滤波电容为C2,充电电流为iL,电磁线圈等效为电感DL、内阻DR,开关电路为K,主电路结构如图2(b)所示。K闭合瞬间,电磁铁获得的始动功率是来自输入电源的电流iL和电容放电电流iC共同产生的功率。电容C2的放电时间t2要大于电磁铁的触动时间与吸合时间之和[4]。根据C2对DR的放电功率,有已知电磁铁触动与吸合时间之和为5.6ms,电容放电电流取初始电流(I=150V/580)代替,可求出电容器容量为112F,取100F。实验过程中,通过观察C2对电磁铁的放电电流,在电磁铁动铁心正好运动到结束时为止。既可以确保电磁铁可靠吸合,又可以避免动铁心对静铁心之间的过渡冲击。
2主要单元电路设计
2.1升压电路单片机发出PWM控制信号CO,经三极管T1放大后推动由T2与T3组成的推挽电路,驱动MOS管T4。储能电感L1输入端直接连接VA,输出端经D1接电容C2。R6与R7、R8组成电压取样电路。取样信号经Z1限幅后接三极管T5,T5集电极信号VINT输出至单片机。R9、R10分别为T5的基极、集电极偏置电阻。第一阶段(空载)升压时,单片机输出低电平信号LV,R8可视为短路,分压比较小,VH电压值充电到目标值后,VZ击穿稳压管Z1,经T5放大后,VINT由高电平转为低电平,引发单片机中断。第二阶段恒压时,单片机将输出信号LV设置为高阻态,R8加入取样电路,进行同样的反馈过程。设第一、第二阶段取样信号VZ相同,则可在假设电阻值R6、R7的前提下得到R8具体参数。由于主电容C2取值较大,储能电感可按电感电流临界模式估算:由于电磁铁工作电压范围很宽,利用单片机生产PWM控制升压电路,结合升压电路反馈信号至单片机,即可满足电磁铁的正常工作。
2.2信号采样图1中的R1、R2组成电压采样回路,采样信号送入单片机。上电后,单片机首先启动定时器1定时100ms,并令SA输入引脚为边沿触发中断方式。在这100ms时间内无中断触发,表明为输入电压为直流电压,否则为交流电压。交流电压输入时,中断触发定时器2的时间,即为输入电压半个周期的时间。舍去第一次、最后一次定时器2记录的时间,将其余周期时间求均值算出电网周期值,然后均分为32等分,即按每半个周期采样32点进行采样,进行有效值计算。对于直流输入,则直接求32次采样值的均值。
2.3单片机电路单片机完成信号采样之外,还控制升压电路与开关电路。单片机电路包含3位BCD拨码电路。单片机先行输出LV低电平,并向升压电路CO输入PWM升压,直至反馈信号VINT为低电平时,将CO置高电平。一旦VINT为高电平时,单片机再度向CO输入PWM信号进行升压,保持VH为一恒定启动高压。在这过程中,单片机同时检测输入电压的大小,当输入电压信号大于85%的Ue后,单片机控制开关电路接通电磁铁。完成电磁铁起动之后,单片机置LV为高阻态,同样使得VH恒定在电磁铁工作电压附近。单片机读取3位BCD拨码开关状态。3位BCD拨码全部断开时,表示“瞬时”脱扣;3位BCD拨码其余不同组合状态,分别表示0.5、1、2、3、5、6、10s欠压延时断开时间。当输入电压信号小于50%的Ue后,单片机按BCD拨码不同组合状态,控制开关电路电磁铁断开。单片机全局处于停机(STOP)状态,采用32等分的定时中断激活方式工作,既可有效降低自身功耗又提高了抗扰能力。
3结论