劉旭芳

摘要：教學(xué)電源具有安全要求高、使用頻率高等特點(diǎn)，是教育技術(shù)裝備產(chǎn)品中重點(diǎn)檢測產(chǎn)品之一，但由于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對教學(xué)電源電流參數(shù)的檢測說明較少，不利于質(zhì)檢部門開展質(zhì)量檢測工作，本文旨在從教學(xué)電源的構(gòu)造原理出發(fā)探究電流的特點(diǎn)，以期提高檢測效率，發(fā)揮檢測效益。

關(guān)鍵詞：教學(xué)電源;檢測;電流;電壓

中圖分類號：A ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：（2021）-29-407

教學(xué)電源包括教學(xué)用學(xué)生電源和教學(xué)用教師電源，教學(xué)電源作為小學(xué)科學(xué)、初中、高中物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要輔助儀器，具有安全要求高、使用頻率高等特點(diǎn)，課標(biāo)要求開展電源電動(dòng)勢和內(nèi)阻測量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，同時(shí)，由于其直接插接220V交流電存在安全隱患，在質(zhì)檢部門開展質(zhì)量檢測工作時(shí)，電源因其獨(dú)特地位，也成為重點(diǎn)檢測產(chǎn)品之一，以高中教學(xué)電源為例，電源輸出電壓要求每2V一個(gè)檔，要求2-6V檔額定電流12A、8-12V檔額定電流6A、12-24V檔額定電流3A，標(biāo)準(zhǔn)只對直流穩(wěn)壓輸出和交流輸出做了性能要求，對電流卻未提出更多檢測要求。1.為什么檔位電壓越高電流越小？2.對教學(xué)電源質(zhì)量檢測中電流是不是重要檢測參數(shù)？3.檢測過程中怎么檢測電流相關(guān)參數(shù)？這三個(gè)問題一直困擾著質(zhì)檢人員。

一、關(guān)于檔位電壓越高電流越小的問題

在電路中造成電壓升高電流反而減小的原因可能有：1.依據(jù)P=UI，在總功率不變的情況下如果電壓升高了則電流必然減弱，如果電流變大則電壓必然降低。2.依據(jù)U=IR和P=I2R，當(dāng)電流經(jīng)過電阻時(shí)，由于電阻生熱，一方面消耗了電能，以熱能形式體現(xiàn)出來，另一方面由于生熱使導(dǎo)體的電阻值變大可能引起電壓變大而電流減小。

要研究電壓越高電流越小問題首先要研究教學(xué)電源的構(gòu)造（見下圖）

以J1202型學(xué)生電源為例，上圖為電原理圖，從電原理圖可以看出輸出電壓的標(biāo)稱值等于各向上掰的開關(guān)所示的電壓，

J1202型學(xué)生電源的核心是一個(gè)多抽頭變壓器，即圖中電源變壓器B的次級繞組形成抽頭分壓將220V交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?-16V交流低壓電，通過開關(guān)S2連接并轉(zhuǎn)換檔位輸出，其原理就是變壓器升壓和降壓原理，通過改變線圈匝數(shù)從而實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，n1＼＼n2=u1＼＼u2，n1＼＼n2=I2＼＼I1，由公式可知副線圈接入電路中匝數(shù)越多對應(yīng)電壓越高，此時(shí)對應(yīng)電流越低，直流輸出是在交流輸出的基礎(chǔ)上增加了橋式整流器，穩(wěn)壓輸出是增加了穩(wěn)壓電路，教學(xué)電源內(nèi)阻主要是繞變壓器的銅線電阻、整流器的內(nèi)阻等，當(dāng)有電流通過時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電壓降，從而降低了電源的輸出電壓，電流越大，電源內(nèi)阻的電壓降也越大，對電源的輸出電壓影響也越大，故電源的交、直流輸出電壓與電流與負(fù)載的大小有密切關(guān)系。

二、關(guān)于電流參數(shù)檢測的重要性問題

由于在電源上接入負(fù)載后影響負(fù)載上電流、電壓大小的因素是負(fù)載的電阻大小和電源的輸出電壓，而不是電源的電流大小起主導(dǎo)作用，故電源的輸出電流在教學(xué)電源中不是主要性能指標(biāo)，也不是主要的檢測參數(shù)。同理，J1202-1型學(xué)生電源和J1202-2型學(xué)生電源同樣對輸出電流大小也不是核心參數(shù)，目前市場上也有廠家生產(chǎn)的教學(xué)電源通過改變接觸電阻阻值而改變教學(xué)電源輸出電壓的，在同一電路中，通過某一導(dǎo)體的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比，由歐姆定律公式：U=IR可知可以通過調(diào)節(jié)電阻值大小而改變教學(xué)電源的輸出電壓 ，公式中物理量的單位：I：（電流）的單位是安培（A）、U：（電壓）的單位是伏特（V）、R ：（電阻）的單位是歐姆（Ω）。所以檢測過程中重點(diǎn)關(guān)注交流輸出的各檔空載電壓應(yīng)不大于：1.05U標(biāo)+0.3V，各檔滿載電壓不小于：0.95U標(biāo)-0.3V。直流穩(wěn)壓輸出電壓偏調(diào)：±（2%U標(biāo)+0.1V）等電壓指標(biāo)。

三、關(guān)于短路電流的檢測問題

電流參數(shù)指標(biāo)檢測時(shí)主要檢測直流大電流短路輸出，a.輸出電流大于10A時(shí)，8s±2s自動(dòng)關(guān)斷。b.輸出短時(shí)電流為40A±10A。標(biāo)準(zhǔn)指出用長1m、截面積為2mm2銅線兩根與2.5級直流電流表串接與電源大電流輸出端連，打開電源開關(guān)，用秒表記錄輸出該電流的時(shí)間。教學(xué)電源設(shè)計(jì)過程中最大額定電流為12A（2-6V檔），最小為2A，但實(shí)際檢測過程中發(fā)現(xiàn)很多其他參數(shù)都符合的產(chǎn)品，最大電流基本很難達(dá)到10A以上（這也符合將檔位調(diào)到2V時(shí)教學(xué)電源能正常教學(xué)使用），如果能達(dá)到10A就可以直接測量，針對a中如何讓輸出電流達(dá)到10A，卻沒有做描述，要想輸出電流大于10A方法很多，但最常見的思考方式有兩種，一是拆開學(xué)生電源在內(nèi)部連接輸出端的位置額外連接外部電源，使輸出端電壓達(dá)到10A，這種方法能定性檢測，但同時(shí)也屬于破壞性試驗(yàn)，不可取。二是如果在檢測過程中絕緣電阻和耐壓實(shí)驗(yàn)都符合的情況下，可以將此項(xiàng)檢測方法和過載保護(hù)檢測合并，按照初中、高中物理教學(xué)的相關(guān)要求，教學(xué)內(nèi)容中本來就涉及短路方面知識，直接讓輸出端的正負(fù)極短接，雖然此方法不能定量檢測，但操作簡單，方便檢測，尤其方便招投標(biāo)環(huán)節(jié)中甲方（儀器設(shè)備使用學(xué)校教師一般會(huì)參與初驗(yàn)）開展履約驗(yàn)收環(huán)節(jié)中的產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)收工作。