用陶瓷壓電技術(shù)替代手機(jī)電池研究結(jié)題報告2

1、課題研究結(jié)題報告（太陽能做屏幕）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)，我們在這個課程上收獲了頗多知識。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。2. 現(xiàn)狀： 現(xiàn)在的生活中人們用手機(jī)的狀況越來越普遍，可謂是機(jī)不離手，那么手機(jī)的電池量就會很快殆盡并且在用過

2、一段時間后手機(jī)電池將會發(fā)熱導(dǎo)致手機(jī)內(nèi)部機(jī)件發(fā)熱，從而使手機(jī)重新啟動或掛斷通話中的電話 會使電池本身的熱量增加，如果是密封的（NOKIA之類的是不密封的，是直接將電池裝入的）電池會使其內(nèi)部空氣劇烈膨脹，導(dǎo)致電池象外突起，嚴(yán)重的會使電池爆炸。會加速手機(jī)本身的老化進(jìn)程，縮短其壽命，像這樣會帶來許多麻煩，所以我們必須及時加以研究和解決這最棘手德問題。3. 基礎(chǔ)：我們面對這方面德問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，就會隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機(jī)械變形。另一方面，當(dāng)振動壓電陶瓷時，則

3、會產(chǎn)生一個電荷。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金屬片構(gòu)成的振動器，所謂叫雙壓電晶片元件，施加一個電信號時，就會因彎曲振動發(fā)射出超聲波。相反，當(dāng)向雙壓電晶片元件施加超聲振動時，就會產(chǎn)生一個電信號?；谝陨献饔茫憧梢詫弘娞沾捎米鞒暡▊鞲衅?。實際應(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時，壓電片會根據(jù)信號的大小頻率發(fā)生震動而產(chǎn)生相應(yīng)的聲音來。壓電陶瓷片由于結(jié)構(gòu)簡單造價低廉，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、找一個最快速和最好的方法將它研究出來。4、 研究的目的和內(nèi)容： 研究這個課題目的是為了讓人們以后用手機(jī)時可以更方便，不用因為電池而煩惱手機(jī)什么時候會因沒電而無法再使用，讓這個世界多一種新能源。因為絕大多數(shù)的人都有手機(jī)，若能減小從因要充電所需的電量，那么這個也是一個能使電能的消耗減小的一個舉動。 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  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 如何存儲陶瓷壓電片的電量到充電寶上五、主要研究方法和研究對象： 1研究方法：主要有文獻(xiàn)資料法、行動研究法、調(diào)查研究法、個案研

5、究法、經(jīng)驗總結(jié)法，訪談實驗法文獻(xiàn)研究法等，還可以運用數(shù)理統(tǒng)計法、檢測分析法、結(jié)構(gòu)功能法、觀察法、歸因法、實驗法等研究方法加以輔助。 2研究對象陶瓷壓電技術(shù)和手機(jī)電池六、課題研究的成果形式：  課題研究結(jié)題報告 七、課題組的成員組成及分工：對外聘的指導(dǎo)、顧問等人員應(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)、顧問工作。      八

6、、實施步驟： 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老師），小燈泡（額定電流3安),照相機(jī)，實驗器材的袋子            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；制定主課題實施方案和子課題工作計劃；進(jìn)行必要的前期調(diào)查或檢測。 2研究實施階段：可分為研究實施的第一階段、第二階段，第三階段，第一階段：實驗1：實驗?zāi)康模河锰沾蓧弘娖瑏?/p>

7、讓小燈泡發(fā)光實驗材料：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)線實驗電路圖： 如圖1-1所示實驗結(jié)果：小燈泡沒有發(fā)光實驗反思與下一步措施：如何讓小燈泡發(fā)光？是否是因為對陶瓷發(fā)電片的使用方法上有錯誤。應(yīng)及時去詢問賣家使用的方法。在詢問賣家過后得到了正確的使用方法：要輸出稍微大點的功率，按壓的頻率要很高。實驗2：實驗?zāi)康模涸诟淖兞税磯禾沾蓧弘娖l率后的發(fā)電量，讓燈泡亮起來實驗材料：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)線實驗電路圖： 如圖1-1所示實驗結(jié)果：小燈泡沒有發(fā)光實驗反思與下一步措施：在使用正確的方式后，為何燈泡還是不發(fā)光？是否因為

8、陶瓷壓電片的質(zhì)量問題，應(yīng)找一個電流表來測量，其發(fā)電量。實驗3：實驗?zāi)康模杭由想娏鞅淼臋z查，讓燈泡亮起來實驗材料：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）實驗電路圖： 如圖1-2所示 圖1-2 實驗結(jié)果：小燈泡沒有發(fā)光實驗反思與下一步措施：是否是因為陶瓷片的質(zhì)量問題，導(dǎo)致多次實驗的不成功?；蚴请娏鞅淼牧砍踢€是太大了。實驗4：實驗?zāi)康模焊鼡Q了更小量程的電流表，讓燈泡亮起來實驗材料：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）實驗電路圖： 如圖1-2所示 圖1-2 實驗結(jié)果：小燈泡沒有發(fā)光,

9、但是測出了陶瓷壓電片的電流為30毫安。如圖1-3所示實驗反思與下一步措施：是否是因為陶瓷片的質(zhì)量問題，導(dǎo)致多次實驗的不成功。或是電流表的量程還是太大了。圖1-3實驗5：實驗?zāi)康模河秒娙萜靼烟沾蓧弘娖l(fā)出的電，聚集起來，讓小燈泡亮起來實驗材料：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 實驗電路圖： 如圖1-4所示 實驗結(jié)果：小燈泡沒有發(fā)光實驗反思與下一步措施：由于是要用小電流電源點亮大電流燈泡，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，用放電電流去點亮燈泡。要說明的是，由于

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

11、對燈泡放電，閃光時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)點亮燈泡，那時絕對做不到的。舉個例：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（這個值是夠低的了，比如LED），那么，它的功耗是3A*2V=6W。試問，一個1W的電源怎么可能帶動一個6W的負(fù)載？如果不依靠其他電源，無論是利用電容、還是三極管，都是做不到的。但如果借助另外的電源，原來的發(fā)電裝置作為信號源，那么，用三極管就能辦到。這個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)行對三極管的研究與采購

12、。研究六：對三級管的研究與了解：三極管的基本結(jié)構(gòu)是兩個反向連結(jié)的PN結(jié)面，如圖1所示，可有PNP和NPN兩種組合。三個接出來的端點依序稱為發(fā)射極（emitter,E）、基極（base,B）和集電極（collector,C），名稱來源和它們在三極管操作時的功能有關(guān)。圖1-5也顯示出 NPN與PNP三極管的電路符號，發(fā)射極特別被標(biāo)出，箭號所指的極為n型半導(dǎo)體， 和二極體的符號一致。圖1-5首先，我們的電源要能滿足燈泡的要求。其次再考慮三極管，三極管正規(guī)名稱叫雙極晶體管，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。只因其能用小信號控制大信號的變化看起來像是放大，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)來替代手機(jī)電池，在要研究遇到的第一個困難是不知如何讓額定電壓3安的小燈泡亮起來的。而在這個問題的解決上從了解如何正確使用陶瓷壓電片開始，應(yīng)是兩手按在兩側(cè)的上下擺動它，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法測出，后來使用。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，在通過老師的指導(dǎo)下，先是用電容器觀察是否能用電容器儲存電量，讓小燈泡亮起，但經(jīng)過一系列的實驗驗證，由于電容的充電有限，所以此法只能短時間點亮燈泡，一閃即滅；而且，由于電容的放電電壓會逐漸降低，所以燈泡的亮度也會逐漸降低，直至熄滅。只有理論探討意義，并無多大的實用意義。最接近這個問題的應(yīng)用就是照相用的便攜式閃光燈，它就是平時靠電池給電容充電，需要閃光時，電容對燈泡放電，閃光時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)點亮燈泡，那時絕對做不到的。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。只因其能用小信號控制大信號的變化看起來像是放大，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