变频电源演示器

本例介绍的变频电源演示器，采用汽车用旧发电机改制而成，其频率变化范围为0-85Hz，电压输出幅度为3-200v(峰值)。将其用于物理实验教学，可演示电感器自感现象电容器与电感器串联谐振、电容器与感器并联谐振等现象。

电路工作原理
图2-26是变频电源演示器电路

                                      图2-26变频电源演示器电路

变频电源采用汽车用旧发电机改制:拆去发电机定子线圈的转子线圈，将转子无换向片的一端装上两副集电环，集电环上的两个电刷用导线连出后作为电源输出端 (C、D端)接演示电路;原换向片上的两个电刷用导线连出后作为电源输入端 (A、B端)接直流电源GB(原换向片上的刷架中有一个对发电机外壳不绝缘，必须拆下重新组装，使其与外壳绝缘)。演示时，用手摇轮作动力，通过皮带拖动变频电源 (发电机)转动。当A、B两端接人直流电源后，在C、D两端即由有交流电输出，其输出幅度视输大直流电源大小而恒定不变，输出频率随发电机的转速的变化而变化。演示电感器自感现象时，A、B两端接7.5V直流电压。摇动手摇轮、拖动变频电源转动(由慢到快)时，C、D两端即有频率为0-5OHz、幅度为6V的电压输出。演示发现，在变频电源的转子未转动时，指示灯HLl(见图a)发光，而HL2不亮;在变频电源转子的转速较慢 (交流电频率很低)时，HLl和HL2均发光;在变频电源转子转速较快 (交流电频率较高)时，HLl不发光，仅HL2发光。由此说明，直流电可以通过电感器L，而交流电难以通过电感器L。随着电源频率的升高，L的感抗增大。在接通电源瞬间，L中产生一个与电源
电动势方向相反的感应电动势 (自感电动势)，该感应电动势和原电动势共同作用于HL2上，而使其发光;断开电源的瞬间，L中产生一个与电源电动势方向相反的感应电动势，使HL2发光。演示还表明，自感电动势远大于电源电动势。演示电容器与电感器串联谐振现象时，可以观察到指示灯HL(见图b)在电源频率低时和高频率时均不发光，而在频率接近25Hz时才发光。这说明HL发光时，电源频率达到了电感器认 电容器C的谐振频率。因为谐振时L、C的总阻抗，电路中电流，故HL亮。演示电容器与电感器并联谐振时，可以观察到在电源频率较低时，指示灯HLl和HL3(见图C)同时发光;电源频率较高 (5OHz)时，HLl和HL2同时发光;电源频率为25Hz时，HL2和HL3发光，而HLl不亮。这表明25Hz是电容器C、L并联谐振的谐振频率。

元器件选择
L使用40W荧光灯的电感镇流器。
C选用耐压值为5OV以上的无极性电容器。
HL和HLl-HL3均选用6.3V、O.lA的指示灯 (图a中的HL2选用氖指示灯)。
GB使用5节1号电池。