用陶瓷壓電技術(shù)替代手機(jī)電池研究結(jié)題報(bào)告2

1、課題研究結(jié)題報(bào)告（太陽(yáng)能做屏幕）用陶瓷壓電技術(shù)替代手機(jī)電池課題負(fù)責(zé)人：趙香梅課題組成員：趙香梅，劉凱茜執(zhí) 筆：本學(xué)期，我們走上了研究性課程的學(xué)習(xí)，我們?cè)谶@個(gè)課程上收獲了頗多知識(shí)。內(nèi)容：如何使用陶瓷電壓片代替手機(jī)電池1、 課題的提出：  我們研究的課題是用陶瓷壓電技術(shù)代替手機(jī)電池。1. 背景： 課題的想法來(lái)源于一位教授在我們學(xué)校做了一次有關(guān)陶瓷發(fā)電的講座。（有關(guān)資料在文獻(xiàn)中記載）那次講座讓我們了解了許多的陶瓷壓電片的好處，就在這樣的情形下想出了陶瓷壓電片與手機(jī)電池是否可以劃等號(hào)。2. 現(xiàn)狀： 現(xiàn)在的生活中人們用手機(jī)的狀況越來(lái)越普遍，可謂是機(jī)不離手，那么手機(jī)的電池量就會(huì)很快殆盡并且在用過(guò)

2、一段時(shí)間后手機(jī)電池將會(huì)發(fā)熱導(dǎo)致手機(jī)內(nèi)部機(jī)件發(fā)熱，從而使手機(jī)重新啟動(dòng)或掛斷通話中的電話 會(huì)使電池本身的熱量增加，如果是密封的（NOKIA之類(lèi)的是不密封的，是直接將電池裝入的）電池會(huì)使其內(nèi)部空氣劇烈膨脹，導(dǎo)致電池象外突起，嚴(yán)重的會(huì)使電池爆炸。會(huì)加速手機(jī)本身的老化進(jìn)程，縮短其壽命，像這樣會(huì)帶來(lái)許多麻煩，所以我們必須及時(shí)加以研究和解決這最棘手德問(wèn)題。3. 基礎(chǔ)：我們面對(duì)這方面德問(wèn)題課題德探究性研究，已經(jīng)取得了一小步德研究成果。      二、理論基礎(chǔ)：工作原理： 當(dāng)電壓作用于壓電陶瓷時(shí)，就會(huì)隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機(jī)械變形。另一方面，當(dāng)振動(dòng)壓電陶瓷時(shí)，則

3、會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電荷。利用這一原理，當(dāng)給由兩片壓電陶瓷或一片壓電陶瓷和一個(gè)金屬片構(gòu)成的振動(dòng)器，所謂叫雙壓電晶片元件，施加一個(gè)電信號(hào)時(shí)，就會(huì)因彎曲振動(dòng)發(fā)射出超聲波。相反，當(dāng)向雙壓電晶片元件施加超聲振動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)?；谝陨献饔茫憧梢詫弘娞沾捎米鞒暡▊鞲衅?。實(shí)際應(yīng)用： 壓電陶瓷片是一種電子發(fā)音元件，在兩片銅制圓形電極中間放入壓電陶瓷介質(zhì)材料，當(dāng)在兩片電極上面接通交流音頻信號(hào)時(shí)，壓電片會(huì)根據(jù)信號(hào)的大小頻率發(fā)生震動(dòng)而產(chǎn)生相應(yīng)的聲音來(lái)。壓電陶瓷片由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低廉，被廣泛的應(yīng)用于電子電器方面如：玩具，發(fā)音電子表，電子儀器，電子鐘表，定時(shí)器等方面。超聲波電機(jī)就是利用相關(guān)的性質(zhì)制成的。研究思想：

4、找一個(gè)最快速和最好的方法將它研究出來(lái)。4、 研究的目的和內(nèi)容： 研究這個(gè)課題目的是為了讓人們以后用手機(jī)時(shí)可以更方便，不用因?yàn)殡姵囟鵁朗謾C(jī)什么時(shí)候會(huì)因沒(méi)電而無(wú)法再使用，讓這個(gè)世界多一種新能源。因?yàn)榻^大多數(shù)的人都有手機(jī)，若能減小從因要充電所需的電量，那么這個(gè)也是一個(gè)能使電能的消耗減小的一個(gè)舉動(dòng)。 內(nèi)容是了解陶瓷壓電片 正確使用陶瓷壓電片   用陶瓷壓電片使小燈泡亮起來(lái)  研究手機(jī)電池的內(nèi)部構(gòu)造 如何讓陶瓷壓電片的電能轉(zhuǎn)換到手機(jī)電池上 如何存儲(chǔ)陶瓷壓電片的電量到充電寶上五、主要研究方法和研究對(duì)象： 1研究方法：主要有文獻(xiàn)資料法、行動(dòng)研究法、調(diào)查研究法、個(gè)案研

5、究法、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法，訪談實(shí)驗(yàn)法文獻(xiàn)研究法等，還可以運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、檢測(cè)分析法、結(jié)構(gòu)功能法、觀察法、歸因法、實(shí)驗(yàn)法等研究方法加以輔助。 2研究對(duì)象陶瓷壓電技術(shù)和手機(jī)電池六、課題研究的成果形式：  課題研究結(jié)題報(bào)告 七、課題組的成員組成及分工：對(duì)外聘的指導(dǎo)、顧問(wèn)等人員應(yīng)視他們所承擔(dān)責(zé)任、義務(wù)大小、多少，作不同的具體處理。           課題組成員應(yīng)分別負(fù)責(zé)或兼任策劃、組織、協(xié)調(diào)、統(tǒng)籌、管理、研究、指導(dǎo)、顧問(wèn)工作。      八

6、、實(shí)施步驟： 1  前期準(zhǔn)備階段:     材料準(zhǔn)備：不同規(guī)格的陶瓷壓電片，電流表（毫安電流表叫什么要去問(wèn)老師），小燈泡（額定電流3安),照相機(jī)，實(shí)驗(yàn)器材的袋子            主課確立主課題，構(gòu)建子課題；組建課題組，明確分工職責(zé)；建立、健全學(xué)習(xí)交流制度；制定主課題實(shí)施方案和子課題工作計(jì)劃；進(jìn)行必要的前期調(diào)查或檢測(cè)。 2研究實(shí)施階段：可分為研究實(shí)施的第一階段、第二階段，第三階段，第一階段：實(shí)驗(yàn)1：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河锰沾蓧弘娖瑏?lái)

7、讓小燈泡發(fā)光實(shí)驗(yàn)材料：小燈泡，陶瓷壓電片（規(guī)格直徑50mm-30雙面蜂鳴片壓電陶瓷片），導(dǎo)線實(shí)驗(yàn)電路圖： 如圖1-1所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果：小燈泡沒(méi)有發(fā)光實(shí)驗(yàn)反思與下一步措施：如何讓小燈泡發(fā)光？是否是因?yàn)閷?duì)陶瓷發(fā)電片的使用方法上有錯(cuò)誤。應(yīng)及時(shí)去詢(xún)問(wèn)賣(mài)家使用的方法。在詢(xún)問(wèn)賣(mài)家過(guò)后得到了正確的使用方法：要輸出稍微大點(diǎn)的功率，按壓的頻率要很高。實(shí)驗(yàn)2：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸诟淖兞税磯禾沾蓧弘娖l率后的發(fā)電量，讓燈泡亮起來(lái)實(shí)驗(yàn)材料：小燈泡，陶瓷壓電片（規(guī)格直徑50mm-30雙面蜂鳴片壓電陶瓷片），導(dǎo)線實(shí)驗(yàn)電路圖： 如圖1-1所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果：小燈泡沒(méi)有發(fā)光實(shí)驗(yàn)反思與下一步措施：在使用正確的方式后，為何燈泡還是不發(fā)光？是否因?yàn)?/p>

8、陶瓷壓電片的質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)找一個(gè)電流表來(lái)測(cè)量，其發(fā)電量。實(shí)驗(yàn)3：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模杭由想娏鞅淼臋z查，讓燈泡亮起來(lái)實(shí)驗(yàn)材料：小燈泡，陶瓷壓電片（規(guī)格直徑50mm-30雙面蜂鳴片壓電陶瓷片），導(dǎo)線，電流表（0-0.6A）實(shí)驗(yàn)電路圖： 如圖1-2所示 圖1-2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：小燈泡沒(méi)有發(fā)光實(shí)驗(yàn)反思與下一步措施：是否是因?yàn)樘沾善馁|(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致多次實(shí)驗(yàn)的不成功?；蚴请娏鞅淼牧砍踢€是太大了。實(shí)驗(yàn)4：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模焊鼡Q了更小量程的電流表，讓燈泡亮起來(lái)實(shí)驗(yàn)材料：小燈泡，陶瓷壓電片（規(guī)格直徑50mm-30雙面蜂鳴片壓電陶瓷片），導(dǎo)線，電流表（-30MA30MA）實(shí)驗(yàn)電路圖： 如圖1-2所示 圖1-2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：小燈泡沒(méi)有發(fā)光,

9、但是測(cè)出了陶瓷壓電片的電流為30毫安。如圖1-3所示實(shí)驗(yàn)反思與下一步措施：是否是因?yàn)樘沾善馁|(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致多次實(shí)驗(yàn)的不成功?；蚴请娏鞅淼牧砍踢€是太大了。圖1-3實(shí)驗(yàn)5：實(shí)驗(yàn)?zāi)康模河秒娙萜靼烟沾蓧弘娖l(fā)出的電，聚集起來(lái)，讓小燈泡亮起來(lái)實(shí)驗(yàn)材料：小燈泡，陶瓷壓電片（規(guī)格直徑50mm-30雙面蜂鳴片壓電陶瓷片），導(dǎo)線，電流表（-30MA30MA），電容器（規(guī)格） 圖1-4 實(shí)驗(yàn)電路圖： 如圖1-4所示 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：小燈泡沒(méi)有發(fā)光實(shí)驗(yàn)反思與下一步措施：由于是要用小電流電源點(diǎn)亮大電流燈泡，所以是絕不能直接串聯(lián)在一起的，只能先用小電流給電容充電，充完電后再和燈泡連接，用放電電流去點(diǎn)亮燈泡。要說(shuō)明的是，由于

10、電容的充電有限，所以此法只能短時(shí)間點(diǎn)亮燈泡，一閃即滅；而且，由于電容的放電電壓會(huì)逐漸降低，所以燈泡的亮度也會(huì)逐漸降低，直至熄滅。曾想并聯(lián)，同時(shí)讓電容充電并且讓他發(fā)電給小燈泡。但這是不可以的，因?yàn)?，電容的充電和放電是不能同時(shí)進(jìn)行的。當(dāng)外部電路的電壓比電容的電壓高時(shí)，就對(duì)電容充電；當(dāng)外部電路的電壓比電容的電壓低時(shí)，電容就對(duì)外放電。曾想用陶瓷壓電片對(duì)電容進(jìn)行充電。而經(jīng)過(guò)查證，電容的充電時(shí)間有計(jì)算公式，它要用到指數(shù)和對(duì)數(shù)，充電時(shí)間取決于發(fā)電裝置的輸出電壓和電容的大小。這個(gè)問(wèn)題只有理論探討意義，并無(wú)多大的實(shí)用意義。最接近這個(gè)問(wèn)題的應(yīng)用就是照相用的便攜式閃光燈，它就是平時(shí)靠電池給電容充電，需要閃光時(shí)，電容

11、對(duì)燈泡放電，閃光時(shí)間僅有幾百分之一秒至幾千分之一秒。如果想讓電容持續(xù)點(diǎn)亮燈泡，那時(shí)絕對(duì)做不到的。舉個(gè)例：假設(shè)你的發(fā)電裝置可以輸出50mA的電流，而輸出電壓是20V，那么它的輸出功率就是50mA*20V=1000mW=1W。你的燈泡是3A，如果電壓是2V（這個(gè)值是夠低的了，比如LED），那么，它的功耗是3A*2V=6W。試問(wèn)，一個(gè)1W的電源怎么可能帶動(dòng)一個(gè)6W的負(fù)載？如果不依靠其他電源，無(wú)論是利用電容、還是三極管，都是做不到的。但如果借助另外的電源，原來(lái)的發(fā)電裝置作為信號(hào)源，那么，用三極管就能辦到。這個(gè)另外的電源的電壓要高于或等于燈泡的電壓，它的電流要大于3A。所以下一步進(jìn)行對(duì)三極管的研究與采購(gòu)

12、。研究六：對(duì)三級(jí)管的研究與了解：三極管的基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)反向連結(jié)的PN結(jié)面，如圖1所示，可有PNP和NPN兩種組合。三個(gè)接出來(lái)的端點(diǎn)依序稱(chēng)為發(fā)射極（emitter,E）、基極（base,B）和集電極（collector,C），名稱(chēng)來(lái)源和它們?cè)谌龢O管操作時(shí)的功能有關(guān)。圖1-5也顯示出 NPN與PNP三極管的電路符號(hào)，發(fā)射極特別被標(biāo)出，箭號(hào)所指的極為n型半導(dǎo)體， 和二極體的符號(hào)一致。圖1-5首先，我們的電源要能滿(mǎn)足燈泡的要求。其次再考慮三極管，三極管正規(guī)名稱(chēng)叫雙極晶體管，是晶體管的一種。三極管本質(zhì)上起的是控制作用，并不是放大。只因其能用小信號(hào)控制大信號(hào)的變化看起來(lái)像是放大，本質(zhì)上并不是真的放大了。九

13、.訪談十總結(jié)（摘要）在本次課題研究中，想要利用陶瓷壓電技術(shù)來(lái)替代手機(jī)電池，在要研究遇到的第一個(gè)困難是不知如何讓額定電壓3安的小燈泡亮起來(lái)的。而在這個(gè)問(wèn)題的解決上從了解如何正確使用陶瓷壓電片開(kāi)始，應(yīng)是兩手按在兩側(cè)的上下擺動(dòng)它，并且頻率越高，所發(fā)出的電流越高。但縱使電流已經(jīng)變大了幾倍了，可是用正常的電流表無(wú)法測(cè)出，后來(lái)使用。電流僅有三十毫安。不知如何讓僅僅只有三十毫安的電量變成三安，在通過(guò)老師的指導(dǎo)下，先是用電容器觀察是否能用電容器儲(chǔ)存電量，讓小燈泡亮起，但經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，由于電容的充電有限，所以此法只能短時(shí)間點(diǎn)亮燈泡，一閃即滅；而且，由于電容的放電電壓會(huì)逐漸降低，所以燈泡的亮度也會(huì)逐漸降低，直至熄滅。只有理論探討意義，并無(wú)多大的實(shí)用意義。最接近這個(gè)問(wèn)題的應(yīng)用就是照相用的便攜式閃光燈，它就是平時(shí)靠電池給電容充電，需要閃光時(shí)，電容對(duì)燈泡放電，閃光時(shí)間僅有幾百分之一秒至幾千分之一秒。如果想讓電容持續(xù)點(diǎn)亮燈泡，那時(shí)絕對(duì)做不到的。在那之后又了解許多關(guān)于晶體管這一物質(zhì)，放大電路中經(jīng)常會(huì)有使用它的地方，但是三極管本質(zhì)上起的是控制作用，并不是放大。只因其能用小信號(hào)控制大信號(hào)的變化看起來(lái)像是放大，本質(zhì)上并不是真的放大了。若要使用的話，所需的額定電流電壓要大于小燈泡，但是這僅僅是讓小