可拼接接线板

张旭

在物理实验的过程中，很多时候需要调节电压，而教学用电源过于笨重，不方便教师搬进教室进行演示，因此我便萌生了一个想法，希望发明一种便携的电源接线板，其电压可调节，同时可以输出直流电与交流电。

现在，我的愿望实现了。只要输入家用交流电，我发明的可拼接接线板便可以输出直流电与交流电，而且可以调节电压。接线板的质量仅有100克，方便教师携带到教室为学生演示实验。

接线板插头主要由调压、直流输出和交流输出等部分组成，配有直流、交流指示灯和直流、交流切换装置，以方便大家使用。

交流到直流的转换是通过桥式整流电路来控制的。电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路3种，而桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路只要增加两只二极管口连接成桥式结构，便具有全波整流电路的优点。直流电压与交流电压的调节则是通过一个可控硅来实现的，可控硅是PINIP2N2四层三端结构，共有3个PN结，可以把它看作由一个PNP管和1个NPN管组成。

这种器件在电路中能够实现交流电的无触点控制，以小电流控制大电流，具有无火花、动作快、寿命长、可靠性高以及简化电路结构等优点。

要使晶闸管导通，一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压，二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后，松开按钮开关，去掉触发电压，仍然维持导通状态。控制极的作用是通过外加正向触发脉冲使晶闸管导通，控制通过的正弦交流电的一部分。

输入家庭电路220V交流电可以输出稳定的70V～220V直流电或交流电，以供实验需要（配有直流与交流指示灯）。接线板外设总开关以及LED灯开关，外设集成旋钮，实现交流电压调变;内部集成电路，实现交流电变直流电;切换式开关，实现交流与直流相切换。

经过实验，直流输出与交流输出表现均良好，输出电流平稳，电压稳定。调压后，小灯泡亮度改变明显，达到设计预期要求。

本发明质量轻，方便携带，输出电流平稳，电压稳定，调压效果明显，极大地方便了教师对物理实验演示的要求。

本作品可用于物理实验、家庭生活、农业生产、工厂制造等各个方面，方便大家对不同电压的直流电或交流电的需要。

（本作品荣获第4届天津市青少年科技创意设计竞赛高中组最佳创意奖、二等奖。作者：天津大学附属中学学生;指導教师：张金龙）