本例介紹的變頻電源演示器，采用汽車用舊發(fā)電機(jī)改制而成，其頻率變化范圍為0-85Hz，電壓輸出幅度為3-200v(峰值)。將其用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可演示電感器自感現(xiàn)象電容器與電感器串聯(lián)諧振、電容器與感器并聯(lián)諧振等現(xiàn)象。

電路工作原理
圖2-26是變頻電源演示器電路

                                      圖2-26變頻電源演示器電路

變頻電源采用汽車用舊發(fā)電機(jī)改制:拆去發(fā)電機(jī)定子線圈的轉(zhuǎn)子線圈，將轉(zhuǎn)子無(wú)換向片的一端裝上兩副集電環(huán)，集電環(huán)上的兩個(gè)電刷用導(dǎo)線連出后作為電源輸出端 (C、D端)接演示電路;原換向片上的兩個(gè)電刷用導(dǎo)線連出后作為電源輸入端 (A、B端)接直流電源GB(原換向片上的刷架中有一個(gè)對(duì)發(fā)電機(jī)外殼不絕緣，必須拆下重新組裝，使其與外殼絕緣)。演示時(shí)，用手搖輪作動(dòng)力，通過(guò)皮帶拖動(dòng)變頻電源 (發(fā)電機(jī))轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)A、B兩端接人直流電源后，在C、D兩端即由有交流電輸出，其輸出幅度視輸大直流電源大小而恒定不變，輸出頻率隨發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的變化而變化。演示電感器自感現(xiàn)象時(shí)，A、B兩端接7.5V直流電壓。搖動(dòng)手搖輪、拖動(dòng)變頻電源轉(zhuǎn)動(dòng)(由慢到快)時(shí)，C、D兩端即有頻率為0-5OHz、幅度為6V的電壓輸出。演示發(fā)現(xiàn)，在變頻電源的轉(zhuǎn)子未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，指示燈HLl(見圖a)發(fā)光，而HL2不亮;在變頻電源轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速較慢 (交流電頻率很低)時(shí)，HLl和HL2均發(fā)光;在變頻電源轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速較快 (交流電頻率較高)時(shí)，HLl不發(fā)光，僅HL2發(fā)光。由此說(shuō)明，直流電可以通過(guò)電感器L，而交流電難以通過(guò)電感器L。隨著電源頻率的升高，L的感抗增大。在接通電源瞬間，L中產(chǎn)生一個(gè)與電源
電動(dòng)勢(shì)方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) (自感電動(dòng)勢(shì))，該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和原電動(dòng)勢(shì)共同作用于HL2上，而使其發(fā)光;斷開電源的瞬間，L中產(chǎn)生一個(gè)與電源電動(dòng)勢(shì)方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，使HL2發(fā)光。演示還表明，自感電動(dòng)勢(shì)遠(yuǎn)大于電源電動(dòng)勢(shì)。演示電容器與電感器串聯(lián)諧振現(xiàn)象時(shí)，可以觀察到指示燈HL(見圖b)在電源頻率低時(shí)和高頻率時(shí)均不發(fā)光，而在頻率接近25Hz時(shí)才發(fā)光。這說(shuō)明HL發(fā)光時(shí)，電源頻率達(dá)到了電感器認(rèn) 電容器C的諧振頻率。因?yàn)橹C振時(shí)L、C的總阻抗，電路中電流，故HL亮。演示電容器與電感器并聯(lián)諧振時(shí)，可以觀察到在電源頻率較低時(shí)，指示燈HLl和HL3(見圖C)同時(shí)發(fā)光;電源頻率較高 (5OHz)時(shí)，HLl和HL2同時(shí)發(fā)光;電源頻率為25Hz時(shí)，HL2和HL3發(fā)光，而HLl不亮。這表明25Hz是電容器C、L并聯(lián)諧振的諧振頻率。

元器件選擇
L使用40W熒光燈的電感鎮(zhèn)流器。
C選用耐壓值為5OV以上的無(wú)極性電容器。
HL和HLl-HL3均選用6.3V、O.lA的指示燈 (圖a中的HL2選用氖指示燈)。
GB使用5節(jié)1號(hào)電池。