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1、关于长乐中学用电浪费现象的调查与简易光控开关的制作研究课题报告 目 录l 关于长乐中学用电浪费现象的调查与简易光控开关的制作研究3摘要3一、研究背景、目的和意义3二、研究对象和方法3三、研究过程3（一）实地考察情况分析3（二）对学校放总务处及电工的访谈4（三）问卷调查分析4（四）资料查阅，实行设计5四、设计的过程5（一）了解光控开关原理5（二）第一次实验制作过程5五、最后的设计结果7六、结论与问题讨论8七、参考文献9l 附件集2.附件一（课题研究方案）103.附件二（问卷调查）114.附件三（问卷信息处理表）125.附件四（实验器材清单）136.附件五（课题活动图片）14关于长乐中学用电浪费现
2、象的调查与简易光控开关的制作研究摘要节约能源是社会发展的主要途径，而我们身边却常常出现浪费现象，特别是电的浪费，在校园里几乎成为师生共同头疼的问题。为此我们借此课题研究调查学校电能浪费的主要原因，设计利用小电路控制大电路的简易光控开关即时关闭日光灯，达到节约用电的目的。一、研究背景、目的和意义 如何节约用电？这是我们生活当中们面临的一个非常实际的问题，特别是在集会时，学校领导提到我们一年的电费就要交那么多时，更加觉得解决这个问题是当务之急。据观察我们发现本校的两幢教学楼内的教室用电情况是造成浪费的原因之一，为此调查我们首先调查了解教室内用电浪费的情况和原因，找到合理的方案来减少电能的浪费。同时
3、让同学们也能够意识到这个问题的重要，希望大家能从自己身边的小事做起，养成节约能源的习惯和意识。二、研究对象和方法研究对象：长乐中学的两幢教学楼内的用电情况。 研究方法：实地考察法，在校期间观察校内两幢教学楼的用电情况；问卷调查法，通过问卷了解同学们对低碳校园省电的看法和建议；实验设计法，在物理实验室设计简易光控开关，使教室内的日光灯在不需要开的情况下能自动关闭。三、研究过程从2011年9月底开始到2012年5月底为止，我们对校内的教室里日光灯的使用情况实行了实地的观察，发现问题，同时对同学们实行问卷调查，了解电源浪费的最大原因，从而想到设计简易的光控开关，让教室内的日光灯能够即时关闭。（一）实
4、地考察情况分析 小组成员在学校用了大概一个月的时间，对学校的教室和教师办公室留意观察，当前我们学校有一个大办公室和15个小办公室，共有32个班级，前幢教学楼的教室里有9盏日光灯，后幢是11盏，每盏日关灯40瓦。晚自习时办公室和教室里的灯都会全部打开，而在白天我们发现教室内的日光灯也常常处于打开状态。因为白天天气变化情况比较大，在天气由阴转晴时，很多教室内的灯都会被忘记关闭，以至于出现浪费情况。（二）对学校放总务处及电工的访谈针对上述情况我们向学校总务主任实行了简单的访谈，他告诉我们学校其实也比较注重这个问题，也经常会发短信提醒老师帮忙关灯，但因为他们的工作也比较多，很多时候也很难即时注重，从而
5、造成了电能的浪费。在向总务主任和电工访谈时，我们了解到教室内用电量存有着极大的浪费，因为关灯的时间常常拖延，每月仅教室用电量最低的时候近4000度，高的时候接近5000度，相当于每天教室里的灯要开810小时，梅雨季节或者是天气变化较大的天气里，教室里的灯几乎是全天候的亮着，等到被发现需要关灯时，早已造成了浪费。（三）问卷调查分析针对实地考察和访谈的情况我们向全校同学发放100份问卷实行调查，共回收92份问卷，了解同学们对校园低碳用电的看法和建议。从回收的问卷中我们发现以下几个问题：1、同学们都有一定的节约能源意识在问卷第一题中“您是否认为，每个人的生活方式的选择，都能为节能减排尽到努力”，有3
6、7%的同学选择“是的，每个人都能做到”，还有53%的同学选择“我想努力，但是不知道如何努力”，说明大部分同学都愿意为节能减排努力，只是不知道如何去做，针对这个问题我们打算在课题完成之后向同学们宣传如何节能减排的相关知识，是每个人都能为之努力。2、日光灯是否关闭常不被注意题号ABCD3教学楼里的教室在无人自习的情况下，您注意到的日关灯通常处于什么状态？日光灯全开完 15%日关灯部分开11%日关灯全关10%没注意64%4当白天的自然光的光照强度满足需求时，教室里的日光灯是否及时关闭？总是及时关闭 15%需要老师提醒才会关闭46%经常不关闭39%从问卷的第三题和第四题的数据来看，由于平时学业紧张，大
7、家对日光灯是否及时关闭并没有太注意，第三题里的结果选“没注意”的占64%，而第四题里的结果“需要老师提醒才会关闭”占46%，“经常不关闭”的比例也达到39%，结合这两题的结果我们认为同学们不是故意浪费，而常常是无意识的浪费，所以需要采取必要的措施来避免这种无意识的浪费。（四）资料查阅，进行设计对于我们以上的调查结果，组员们在一起进行讨论：如何终结这种无意识的浪费？日光灯要是能“自觉”关闭就好了。经过讨论和查阅资料，再结合教室日光灯的使用特点，我们想到可以利用自然光的光照强度来控制灯的打开或闭合状态的光控开关，让教室里的日光灯能“自觉关闭”。四、设计的过程（一）了解光控开关原理 在初中时我们就听
8、说过有一种神奇的元件光敏电阻，光敏电阻又称光电管，一般用于光的测量和控制，它会随光线的强弱变化而改变阻值大小，使电路中通过的电流发生变化。因此我们首先想到可以利用光敏电阻来设计光控开关。通过请教通用技术老师张洪桥老师，我们了解到光控开关电路中另一个起到作用的元件是三极管，三极管是电路中的核心元件，它在电路中主要起放大、振荡、开关、调制等多种作用，在光控开关电路中，主要利用三极管的电流放大作用，从而达到控制日光灯的开启和闭合的目的。（二）第一次实验制作过程在在第一次的制作过程中，我们以6V电压的直流电源电路为实验对象制作出简易开关，可以控制小灯泡的亮灭，这和控制日光灯开关的原理是一致的。初次设计
9、的光控开关电路图：初次设计电路图制作过程：因为没有购买电路板，我们用电线把电路连接起来并进行实验。 手动连接线路 连接之后的实验用导线接起来之后，在通用技术老师的指导下，我们纠正线路错误，反复实验，最后取得成功。由于缺乏电路板，用导线直接接起来的电路很难看，我们用电子模版把电路搭建起来，下面是按照我们的实验完成的模型图： 初次试验成功之后，我们想把开关制作起来并连接到教室里的日光灯电路上去使用，这时候通用技术的张老师再次提醒我们：实验中所用的电路是6V的直流电路，只能供小灯泡使用，而日光灯的电路是220V的交流电路，这两者是不能兼容的，所以原来连接好的电路里各个元件也不适用于新电路，必须要用万
10、用表测量各元件之后，找到220V交流电路适用的元件参数之后，再买新的元件连接才能使用。一听这话我们几乎都泄气了，使用万用表测量是一个难题，元件的购买同样也是一个难题，我们去问过很多商店，一听说我们只要一两个元件，就都拒绝卖给我们。是不是该放弃了？五、最后的设计结果在查找了许多网络资料及相关的文献之后，我们几乎一无所获，虽然百度里有很多类似的制作设计，但都没有给出很明确的需求参数，这让我们很为难。就在大家束手无策的时候，张老师帮我们想到了一个新的方案：在电路里增加一个可输入6V直流电来控制220V交流电的继电器和一个47K的可变电阻，这样就能够利用小电路（6V直流电路）去控制220V的日光灯电路
11、了。大家赶紧分头行动，去购买适合的继电器和可变电阻。但市场里只有12V的继电器，在问过张老师之后，我们觉得可行就开始了新的电路图设计和实验。新的电路图设计：小电路（12V直流电路）控制大电路（220V交流电路）的光控开关电路图 按照电路图连接之后的基本形状：连接220V交流电路后使用150瓦灯泡的效果图：光敏电阻没有光线时灯泡亮光敏电阻在阳光照射下灯泡熄灭六、结论与问题讨论在物理老师和通用技术老师的指导下，我们学习了关于光控电路所用的主要元件光敏电阻和三极管的功能及使用方法，同时我们自己动手制作出利用小电路控制大电路的简易光控开关模型，在手动实践过程中我们发现了自己动手能力的不足，如把三极管的
12、几个端口接错，导致实验失败，幸亏通用技术老师给我们讲解了三极管的e、b、c三根电极引线的辨认方法和连接方法，才让我们发现失败的原因。对于使用小电路控制大电路的这种想法其实并不是我们自己想到的，而是通用技术老师张老师给我们的建议，关于继电器的使用原理一开始我们并不清楚，幸亏有了张老师的指导我们的课题才得以继续。而在投入实际使用时，由于需要电路板来焊接电路，我们没有找到相关的材料，所以只是在实验室连接日光灯进行实验并获得成功。接下去我们想进一步把实验结果变成产品并在学校教室里使用，达到我们最初的目的节约用电。由于一开始觉得制作类的课题比较难做，我们并没抱太大的希望，但是在研究性学习老师的鼓励下我们
13、坚持做完了这个课题，可能还存在着很多不足，但对我们自己的成长和能力的提升还是有很大的帮助。如果有机会，我们希望能继续参加研究性学习活动。七、参考文献1全国青少年电子制作锦标赛培训教材.2普通高中课程标准实验教科书物理选修3-2.3三极管_百度百科.4光敏电阻_百度百科.八、附件附件一：课题研究方案附件二：问卷调查表附件三：问卷信息处理表附件四：实验器材清单附件五：课题活动照片附件一研究性学习课题方案课题名称关于长乐中学用电浪费现象的调查与简易光控开关的制作研究课题组长史钱琼 指导教师王艳、张洪桥、吴东明研究时间2011.092012.05 任务分工姓名任 务 分 工史钱琼资料搜集，结题报告撰写
14、楼鋆媛元件采购，问卷调查与分析左志强记录，拍照，制作模型选题背景合理的能源利用，已经成为大家积极研究与探索的课题。与我们生活、学习息息相关的电资源又是其中一个重要的分支。然而生活中电的浪费现象却屡见不鲜：许多工厂的办公处无人时中央空调、电视机还是依然打开；办公楼饮水机一天24小时不停的运作这都造成了电的浪费。目的与意义目的：制作简易光控开关使教室里的日光灯能及时关闭。意义：提高大家的节约能源的意识。研究方法文献法、问卷调查法、制作法研究阶段活动步骤第一阶段：2011年9月2011年10月。建立研究活动小组，讨论课研究的问题，确定课题题目，寻找导师。第二阶段：2011年10月2011年12月。查
15、阅资料文献，完成研究方案的撰写，并修改定稿，输电脑并打印上交。第三阶段：2012年1月2012年4月。1 通过问卷向学生了解教室里光控开关的需求情况2 搜集设计信息，设计制作方案3 进行设计与制作第四阶段：2012年5月。完成结题报告活动所需条件电脑、电焊、电阻、光敏电阻、二极管、三极管、普通电阻、可变电阻、继电器采访人员校内：物理老师、通用技术老师校外：无预期成果结题报告表达形式文字、图片、模型指导教师意见学生能从生活实际出发寻找到可研究的课题，具有研究价值和意义。指导教师（签名） 王艳、张洪桥、吴东明 2011年 12月27 日附件二低碳校园省电问卷调查同学：你好！当今社会提倡节约能源，低
16、碳生活，然而生活中浪费电的现象却屡屡可见。为此我们进行此问卷调查，以了解大家的观点和做法，希望得到你的支持和配合。1.您是否认为，每个人的生活方式的选择，都能为节能减排尽到努力？ （ ）A、是的，每个人都能做到 B、我个人已经在努力了，每个人都努力，一定能改变现状C、我想努力，但是不知道如何努力D、我不这么认为，个人的努力太弱小了2.在平时生活中，您会提醒他人注意节能减排么？ （ ）A、经常 B、偶尔 C、从不3.教学楼里的教室在无人自习的情况下，您注意到的日关灯通常处于什么状态？ （ ）A、日光灯全开完 B、日关灯部分开 C、日关灯全关 D、没注意4.当白天的自然光的光照强度满足需求时，教室
17、里的日光灯是否及时关闭？ （ ）A、总是及时关闭 B、需要老师提醒才会关闭 C、经常不关闭5.离开教室时，您会怎么做？ （ ）A、什么也不管，直接离开B、如果自己是最后一个，通常会随手关灯C、偶尔想起才去关灯6.当只有你一个人在教室里学习时，如果需要开灯你会？ （ ） A、打开全部的灯 B、只打开我所在位置相应的灯7.晚上上自习课时，你是否会注意关闭黑板上的灯？ （ ）A、是 B、否8.你觉得是否有必要在教室里安装光控开关以保证及时关闭日光灯？ （ ）A、非常有必要 B、不必要 C、无所谓9.对于在教室里如何更合理的用电，你有什么建议？非常感谢你的支持和配合！如果你愿意参加我们的课题调查，请留下你的联系方式_ 长乐中学 高一（4）班 光控开关的需求调查与制作课题组附件三 问卷信息处理表题号ABCD137%6%53%4%230%50%20%315%11%10%64%415%46%39%530%48%22%673%27%719%81%871%12%17%附件四实验器材清单序号名称规格数量1电阻5.1k12可变电阻47k12光敏电阻GL351613干电池1.5v84小灯泡6v 3.6w15三极管805016三极管901317微型拨动开关SK-22D3518继电器19导线若干附件五课题活动照片
关于长乐中学用电浪费现象的调查与简易光控开关的需求调查与制作
