รูปคลื่น AC

บันทึกการทดลอง บทที่ 5 วงจรตัดรูปคลื่น [4k] (อาจ 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

รูปคลื่น AC

วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ


คำถามที่ 1

คลื่นวิทยุ ประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กสั่นซึ่งแผ่กระจายออกไปจากแหล่งที่มาของ AC ความถี่สูงที่ (เกือบ) ความเร็วของแสง การวัดคลื่นวิทยุที่สำคัญคือ ความยาวคลื่น ของคลื่นวิทยุนั่นคือระยะทางที่คลื่นเคลื่อนที่ในรอบที่สมบูรณ์

สมมติว่าเครื่องส่งสัญญาณวิทยุทำงานที่ความถี่ 950 kHz คำนวณความยาวคลื่นโดยประมาณ (λ) ของคลื่นวิทยุที่เล็ดลอดออกมาจากหอส่งสัญญาณในหน่วยระยะทางเมตริกของเมตร ยังเขียนสมการที่คุณใช้ในการแก้สำหรับλ

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

λ≈ 316 เมตร

ฉันจะช่วยให้คุณสามารถหาสมการด้วยตัวคุณเอง!

หมายเหตุ:

ฉันจงใจละเว้นความเร็วของแสงตลอดจนเวลา / ระยะทาง / สมการความเร็วเพื่อที่นักเรียนจะต้องทำบางอย่างง่ายการวิจัยนี้คำนวณค่านี้ แนวคิดทั้งสองอย่างนี้ไม่ใช่นักเรียนระดับไฮสคูลและไม่ควรมีปัญหาใด ๆ สำหรับนักเรียนระดับวิทยาลัยที่จะค้นพบด้วยตัวเอง

คำถามที่ 2

ความแตกต่างระหว่าง DC และ AC ไฟฟ้า "# 2"> คำตอบเปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

DC คือคำย่อที่หมายถึง Direct Current : นั่นคือกระแสไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวเท่านั้น AC คือคำย่อที่หมายถึง กระแส ไฟฟ้าสลับ (alternating current) นั่นคือกระแสไฟฟ้าที่ผกผันทิศทางเป็นระยะ ("alternates")

แบตเตอรี่ไฟฟ้าผลิต DC เช่นเดียวกับเซลล์แสงอาทิตย์ ไมโครโฟนจะสร้างกระแสสลับเมื่อตรวจจับคลื่นเสียง (การสั่นสะเทือนของโมเลกุลอากาศ) มีหลายแหล่งพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงและกระแสไฟฟ้ากระแสตรงอื่น ๆ อีกมากมายที่ฉันได้กล่าวมาแล้ว!

หมายเหตุ:

พูดคุยเกี่ยวกับประวัติความเป็นมาของ AC กับ DC ในระบบไฟฟ้าต้น ในช่วงเริ่มต้นของการใช้พลังงานไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกามีการถกเถียงกันอย่างรุนแรงระหว่างการใช้ DC กับ AC โทมัสเอดิสันปกป้อง DC ขณะที่ George Westinghouse และ Nikola Tesla สนับสนุน AC

มันอาจจะคุ้มค่าที่จะกล่าวถึงว่าเกือบทุกพลังงานไฟฟ้าในโลกถูกสร้างขึ้นและกระจายเป็น AC (กระแสสลับ) และไม่ใช่ DC (กล่าวคือ Thomas Edison สูญเสียการต่อสู้ AC / DC!) ขึ้นอยู่กับระดับของชั้นเรียนที่คุณกำลังสอนนี่อาจเป็นหรืออาจจะไม่ใช่ช่วงเวลาที่ดีที่จะอธิบายได้ ว่าทำไม ระบบไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้ AC ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดนักเรียนของคุณอาจถามว่าทำไมคุณจึงควรเตรียมพร้อมที่จะตอบคำถามนี้ด้วยวิธีการบางอย่าง (หรือให้รายงานผลการวิจัยของตนเอง!)

คำถามที่ 3

กระแสไฟฟ้ากระแสสลับที่ผลิตโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าระบบไฟฟ้า (หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสสลับ ตามที่กำหนดบางครั้ง) โดยทั่วไปจะเป็นรูปแบบไซน์โบลในช่วงเวลา วาดคลื่นซายน์ในกราฟต่อไปนี้โดยการติดตามความสูงของเวกเตอร์แบบหมุนภายในวงกลมไปทางซ้ายของกราฟ:

เพื่อแสดงหลักการที่นี่ฉันจะแสดงจุดที่วางแผนไว้สำหรับการหมุน 45 o :

คุณอาจต้องการใช้เครื่อง วัดมุม เพื่อทำเครื่องหมายมุมฉากตามแนวการหมุนของวงกลมเพื่อทำแผนผังคลื่นไซน์ของคุณ

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

หมายเหตุ:

สำหรับนักเรียนจำนวนมากนี้อาจเป็นครั้งแรกที่พวกเขาตระหนักถึงฟังก์ชันเกี่ยวกับตรีโกณมิติมีอะไรจะทำอย่างไรกับไฟฟ้า! แรงดันและกระแสในวงจร AC อาจสลับไปมาตามฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่มีอยู่ในเครื่องคิดเลขของพวกเขาเป็นสิ่งที่เปิดเผย เตรียมพร้อมเพื่อหารือเกี่ยวกับ สาเหตุที่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหมุนได้หมุนตามธรรมชาติ นอกจากนี้ควรกระตุ้นให้นักเรียนสร้างความเชื่อมโยงระหว่างความรู้ความเข้าใจระหว่างตัวแปรอิสระของฟังก์ชันไซน์ (มุมซึ่งแสดงเป็นหน่วยขององศาในคำถามนี้) เพื่อให้เกิดการหมุนของเพลาจริงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจริง

คำถามที่ 4

ใช้คำต่อไปนี้ในกราฟของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่วัดได้ตลอดช่วงเวลา:

ความถี่
ระยะเวลา
เฮิรตซ์
ความกว้าง

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

หมายเหตุ:

เช่นเคยเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะสามารถใช้คำกับตัวอย่างชีวิตจริงได้มากกว่าการจดจำคำจำกัดความของคำนั้น จากประสบการณ์ของผมนักเรียนหลายคนชอบที่จะจดจำคำจำกัดความสำหรับคำศัพท์มากกว่าที่จะเข้าใจปัญหาที่คำเหล่านั้นใช้กับชีวิตจริง ตรวจสอบให้แน่ใจว่านักเรียนตระหนักดีว่าเหตุใดข้อกำหนด AC เหล่านี้จึงใช้กับรูปแบบคลื่นเช่นนี้

คำถามที่ 5

ความถี่ที่ใช้แสดงในหน่วยของ รอบต่อวินาที ซึ่งย่อโดย CPS ตอนนี้หน่วยมาตรฐานคือ เฮิรตซ์ อธิบายความหมายของหน่วยความถี่ที่ล้าสมัยแล้วว่าอะไรคือความหมายของแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับหรือกระแสไฟฟ้าที่มีจำนวนรอบของ x รอบต่อวินาที # Reveal answer ซ่อนคำตอบ

แต่ละครั้งที่แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับหรือกระแสซ้ำตัวเองช่วงเวลานั้นเรียกว่า วงจร ความถี่เป็นอัตราที่แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับหรือกระแสซ้ำตัวเองในช่วงเวลาอาจจะแสดงในแง่ของรอบ (repetitions) ต่อวินาที

หมายเหตุ:

กระตุ้นให้นักเรียนพูดถึงต้นกำเนิดของหน่วยใหม่ (Hertz) และวิธีสื่อสารข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งต่างๆที่วัดได้ง่ายกว่าหน่วยเก่า (CPS)

คำถามที่ 6

ถ้าแรงดันไฟฟ้า AC มีความถี่ 350 Hz ระยะเวลา (เวลา) เป็นระยะเวลาเท่าไร?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

ระยะเวลา = 2.8571 มิลลิวินาที

หมายเหตุ:

เป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักเรียนที่จะตระหนักถึงความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันระหว่างความถี่และช่วงเวลา หนึ่งคือ รอบต่อวินาที ขณะที่อีก หนึ่งวินาทีต่อรอบ

คำถามที่ 7

ถ้าเครื่องดนตรีเดียวที่คุณมีไว้เพื่อตรวจจับสัญญาณแรงดันไฟฟ้า AC คือลำโพงเสียงคุณจะใช้มันเพื่อกำหนดรูปแบบแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ 2 รูปแบบที่มีระยะเวลามากที่สุดได้อย่างไร?

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

การต่อลำโพงเข้ากับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า AC แต่ละตัวพร้อม ๆ กันจะส่งผลให้มีเสียงโทนสองแบบที่ออกโดยลำโพง เสียงใดก็ตามที่ต่ำกว่าในสนามคือรูปคลื่นที่มีระยะเวลามากที่สุด

หมายเหตุ:

ลำโพงเสียงเป็นเครื่องมือที่โดดเด่นในการใช้ทฤษฎี AC เพราะใช้ความรู้สึกของมนุษย์ที่เครื่องดนตรีส่วนใหญ่ทำไม่ได้ ฉันได้สร้างชุดหูฟังที่ใช้งานง่ายสำหรับการใช้งานในห้องทดลองของฉันเองและพบว่ามันล้ำค่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ไม่มี oscilloscope มีมากหูได้รับการฝึกฝนสามารถมองเห็นเกี่ยวกับรูปแบบ AC ขึ้นอยู่กับปริมาณและเสียง!

คำถามที่ 8

ตรวจสอบความถี่ของรูปคลื่นที่มีระยะเวลา 1.4 มิลลิวินาที (1.4 ms)

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

f = 714.29 Hz

หมายเหตุ:

เป็นสิ่งสำคัญสำหรับนักเรียนที่จะตระหนักถึงความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันระหว่างความถี่และช่วงเวลา หนึ่งคือ รอบต่อวินาที ขณะที่อีก หนึ่งวินาทีต่อรอบ

คำถามที่ 9

กระแสไฟฟ้ากระแสสลับที่ผลิตโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าระบบไฟฟ้า (หรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กระแสสลับ ตามที่กำหนดบางครั้ง) โดยทั่วไปจะเป็นรูปแบบไซน์โบลในช่วงเวลา การใช้เครื่องคิดเลขหรือชุดของ "ตารางเรียกร้อง" เป็นการวางแผนคลื่นซายน์ในกราฟต่อไปนี้:

เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

หมายเหตุ:

สำหรับนักเรียนจำนวนมากนี้อาจเป็นครั้งแรกที่พวกเขาตระหนักถึงฟังก์ชันเกี่ยวกับตรีโกณมิติมีอะไรจะทำอย่างไรกับไฟฟ้า! แรงดันและกระแสในวงจร AC อาจสลับไปมาตามฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ที่มีอยู่ในเครื่องคิดเลขของพวกเขาเป็นสิ่งที่เปิดเผย เตรียมพร้อมเพื่อหารือเกี่ยวกับ สาเหตุที่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบหมุนได้หมุนตามธรรมชาติ นอกจากนี้ควรกระตุ้นให้นักเรียนสร้างความเชื่อมโยงระหว่างความรู้ความเข้าใจระหว่างตัวแปรอิสระของฟังก์ชันไซน์ (มุมซึ่งแสดงเป็นหน่วยขององศาในคำถามนี้) เพื่อให้เกิดการหมุนของเพลาจริงในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจริง

คำถาม 10

กำหนดเงื่อนไขต่อไปนี้:

ความถี่
ความยาวคลื่น
วงจร
เฮิรตซ์
ความกว้าง
เปิดเผยคำตอบซ่อนคำตอบ

คำเหล่านี้หาคำจำกัดความได้ง่ายจากหลากหลายแหล่ง ฉันจะช่วยให้คุณค้นพบสิ่งที่พวกเขามีความหมายสำหรับตัวคุณเอง!

หมายเหตุ:

หน่วย "เฮิรตซ์" เป็นตัวอย่างของป้ายกำกับที่กำหนดโดยนัยเช่น "รอบต่อวินาที" (CPS) มาแทนที่โดยไม่มีความหมายวัตถุประสงค์ใด ๆ เลย คล้ายกับวิธี "เซลเซียส" แทนที่ "เซนติเกรด" เป็นชื่อวัดอย่างเป็นทางการสำหรับหน่วยวัดอุณหภูมิ ให้อภัยฉันสำหรับการก้าวขึ้นบนสบู่ของฉันที่นี่ แต่การเปลี่ยนแปลงเช่นนี้จริงๆระคายเคืองฉัน

สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่าข้อกำหนดเหล่านี้ใช้กับปรากฏการณ์ที่ไม่ใช่ไฟฟ้าเช่นเดียวกับไฟฟ้า ความกว้างของข้อกำหนดดังกล่าวช่วยให้เข้าใจง่ายขึ้น ขอให้นักเรียนพูดถึงตัวอย่างคำเหล่านี้ในชีวิตประจำวัน คำแนะนำ: ดนตรีเป็นบริบทที่ยอดเยี่ยมสำหรับคำถามนี้!

  • ←แผ่นงานก่อนหน้า

  • ดัชนี Worksheets

  • แผ่นงานถัดไป→