本详细指南将教您构建一台大型永久分相电容感应电机，可作为引人入胜的动手教学展品。设计简洁却能演示交流感应电机核心原理，适合教育工作者、爱好者和工科学生。 材料与元件 交流电源：120VAC 3.3µF，120VAC（或 350VDC）无极性电容 #33 AWG 漆包线 — 2 磅（≈3 米） 木板，6–12 英寸见方（或为安全用有机玻璃） 带插头交流电源线 5.1 英寸直径、3 升塑料汽水瓶（切割成型） 废弃圆珠笔（作支点） 杂项小木块（安装用） 学习目标 组装大型展示级永久分相电容感应电机 展示交流感应电机设计的内在简洁与优雅 参考资料 参阅《电路详程》第二卷，第十三章：AC

零件与材料 交流电源：120VAC 电容，3.3µF（或 2.2µF）120VAC/350VDC，无极性 15–25W 白炽灯或 820Ω、25W 电阻 #32 AWG 漆包线 约 5 英寸见方木板 带插头交流电源线 1.75 英寸直径纸管（卫生纸芯） 灯座 交流电源：220VAC 电容，1.5µF 240VAC/680VDC，无极性 25–40W 白炽灯或 820Ω、25W 电阻 #32 AWG 漆包线 约 15cm 见方木板 带插头交流电源线 4.5–5cm 直径纸管 灯座 参考文献 参阅《电路课程》第二卷，第十三章：AC motors、Single-Phase inductio

项目零件与材料 汽车发电机（需一台，建议两台） 废车场可廉价购得二手发电机，许多已拆卸方便搬运。新发电机非必需；状况良好的二手机组性能相当。 推荐选择 Delco-Remy 发电机，广泛用于 GM 车系（GMC、雪佛兰、凯迪拉克、别克、奥兹莫比尔）。该型号自 1960 年代初基本未变，废车场存量大且易于拆解。 有两台发电机可将一台改为三相发电机，另一台改为电机——改装步骤相同。 参考文献 《电路课程》第一卷，第十四章：Magnetism and Electromagnetism（磁学与电磁学） 《电路课程》第二卷，第十章：Polyphase AC Circuits（多相交流电路） 学习

零件与材料 带耳机的音频检测器 参考文献 《电路课程》第二卷，第七章：Mixed-Frequency AC Signals（混频交流信号） 学习目标 理解静电（容性）耦合对交流信号的影响 识别并应用有效的静电屏蔽技术 原理图 实物接线图 实验步骤 将音频检测器一端接地至与大地电气连接的金属物体——任何水管或水龙头均可。另一端靠近电器或灯具，切勿与电器或内部导体有物理接触。电器产生的交流电场将转化为耳机中可听的嗡嗡声。 通过改变导线相对于强电场源的位置进行实验。在导线尖端贴小片铝箔增强容性耦合。在导线与源之间测试不同材料作为屏蔽，判定哪种衰减最大。将结果与磁场实验对比。 同

零件与材料 带耳机的音频检测器 继电器或电磁阀拆解的电磁线圈 高匝数线圈对于从杂散磁场中感应最大电压至关重要。旧继电器或电磁阀拆解的线圈是理想且易得的选择。 参考文献 《电路课程》第二卷，第七章：Mixed-Frequency AC Signals（混频交流信号） 学习目标 确定电磁感应的效应 确定电磁屏蔽技术 原理图 实物接线图 实验步骤 将音频检测器电路与多匝线圈配对，即可听到交流磁场感应电压。因感应信号通常微弱，将检测器灵敏度调至最大。 常见家用交流磁场源包括电视、配电箱、家用电器中的电感器。将线圈靠近这些设备聆听产生的音调。 线圈相对于磁力线的取向极大影响检测信号

零件与材料 高灵敏度评级（dB）封闭式音频耳机 母头耳机插座（如 Radio Shack #274-312 或同等） 小型降压变压器（120V → 6V）；使用 6V 次级绕组 两个 1N4001 整流二极管 1kΩ 电阻 100kΩ 电位器（音频锥度或线性均可） 两个香蕉插头接线柱（或类似）用于电位器电路 塑料或金属外壳用于安装元件 耳机选择至关重要：分贝灵敏度评级越高，检测器拾取微弱信号能力越强。在优质音频店试听多款型号，寻找音量最低时仍能清晰发声的型号。 虽然高端耳机能提升性能，但普通耳机——如旧款 Radio Shack Realistic 型号——对大多数实验已足够。 相关文献

零件与材料 纸管（如卫生纸芯） 铁或钢芯，直径略小于纸管内径 28 AWG 漆包线 低压交流电源 适配电源电压的白炽灯 参考文献 《电路课程》第一卷，第十四章：Magnetism and Electromagnetism（磁学与电磁学） 《电路课程》第一卷，第十五章：Inductors（电感器） 《电路课程》第二卷，第三章：Reactance and Impedance—Inductive（感性电抗与阻抗） 学习目标 理解磁导率如何影响电感量 演示感性电抗如何控制交流电路电流 原理图 实物接线图 实验步骤 在纸管上缠绕数百匝漆包线。将自制电感器与交流电源、灯泡串联。空

零件与材料 钢扁条，4 根 螺栓、螺母、垫圈若干 28 AWG “漆包线”（薄漆膜绝缘） 低压交流电源（≤12V） 漆包线专为电磁线圈设计，薄漆膜绝缘允许在紧凑线圈中缠绕更多匝数。虽任何线规均可，但 28 AWG 在小直径变压器中可实现最高匝数。 参考文献 《电路课程》第二卷，第九章：Transformers（变压器） 学习目标 理解电磁学及其对电路行为的影响 探索电磁感应与电压变换 评估磁耦合对电压调节的影响 分析绕组匝数如何决定变比 原理图 实物接线图 实验步骤 用薄层电工胶带包裹两根等长钢条。 在每根钢条上缠绕数百匝 28 AWG 漆包线。根据是否需要升压或降压，

变压器降压电源 本指南详述如何用 120VAC 降压变压器组装 12VAC 电源，涵盖所需零件、接线规范、保险丝选型及安全检查，确保电路可靠安全。 零件与材料 120VAC 转 12VAC 带中间抽头的降压变压器（如 Radio Shack #273-1365、#273-1352、#273-1511） 接线端子排（至少三个端子） 标准家用墙插插头及线缆 线缆开关 可选外壳（如电气接线盒） 可选保险丝及保险丝座 变压器可从旧收音机拆解获取，旧货店几美元即可买到。为获最准确规格，建议从电子元件零售商购买新变压器。 若加装保险丝，选用慢断型（延时型），以承受变压器启动浪涌电流而不误熔断。保险丝

AC 代表 交流电，指周期性改变方向的电压或电流。本模块介绍关键交流概念。 家用墙插提供 110–120V AC（有效值），存在显著触电风险。为安全利用此能量，首个项目是构建简单电源，利用变压器将危险电压降至 12V 或更低。 电源 一词易引起误解；其主要功能是电源转换器，将危险的市电电压降至电子电路安全水平。 本模块由资深电气工程师开发，确保您掌握安全规程与实际应用。   相关练习册： AC Power Worksheet（交流电功率练习册）

零件与材料 两节 6V 电池 0.1µF 电容（Radio Shack #272-135） 1MΩ 电阻 单圈 5kΩ 线性电位器（Radio Shack #271-1714） 虽然任何线性电位器均可工作，但较低阻值单元通常响应更清晰。实践中 10kΩ 电位器也表现优异。 参考文献 《电路课程》第一卷，第十三章：Capacitors（电容器） 学习目标 构建基本微分器电路 通过动手实践理解导数作为变化率的物理意义 原理图 实物接线图 实验步骤 按原理图连接电位器，使其滑动端作为输入电压源。测量滑动端与下方 6V 电池负极间电压——这就是输入。转动电位器全程时，输入将平滑从

实验所需材料 6V 电池 两个电解电容，≥1000µF（如 Radio Shack #272-1019、#272-1032 或同等） 两个 1kΩ 电阻 一个单刀单掷（SPST）拨动开关（家用灯具开关即可） 大容值电容对于获得足够长的时间常数至关重要，以便用电压表和秒表准确测量。 此类大容值电容多为电解电容，具有极性敏感性。负极通常标有指向负极的线条；正极可能标有 + 号。反向连接必然导致失效，即便在 6V 下也可能爆炸，喷射腐蚀性化学物质并散发恶臭。请务必小心。 安全提示：若不确定极性标记，请查阅数据手册或咨询专业指导员。 相关资源 《电路课程》第一卷，第十三章：Capacitors

概述 马铃薯电池以简单直观的实验演示电化学基础。将两种不同金属插入马铃薯，即可构建一个微型电池，产生可测量的电压。 零件与材料 一只大马铃薯（品种不限；较大者电压略高） 一只柠檬（可选，作对比或替代电解质） 锌条或镀锌钉（厚、粗糙的镀锌层为佳） 粗铜线或铜片 科学原理 锌电极氧化（Zn → Zn²⁺ + 2e⁻）释放电子，经外电路流向铜电极，还原铜离子（Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu）。马铃薯酸性内部提供必要离子，典型单电池电压约 0.8V。 参考文献 《电路课程》第一卷，第十一章：Batteries and Power Systems（电池与电源系统） 学习目标 理解化学活性如

简单模拟求平均电路 元件与材料 三节电压不同的电池 三个阻值相同的电阻（10kΩ–47kΩ） 选用电阻时，请用欧姆表挑选阻值尽可能接近的三个。精度对此实验至关重要。 参考文献 《电路课程》第一卷，第十章：DC Network Analysis（直流网络分析） 学习目标 演示电阻网络如何对三个电压信号求平均 将亥姆霍兹定理（Millmans Theorem）应用于实际电路 原理图 实物接线图 实验步骤 这个看似简单的电路仅执行一个数学运算——对三个电压信号求平均。按图精确搭建电路，用电压表测量每节电池电压并记录（E₁、E₂、E₃），然后计算代数平均值：(E₁ + E₂

零件与材料 6V 兰灯电池 电磁线圈或可引出两端的长线轴 量程 ≥5A 的精密电流表（推荐） 理想情况下使用两台表——电压表和电流表。若仅有一台万用表，可在电流和电压模式间切换，但须迅速记录读数以免电池放电影响结果。 参考文献 《电路课程》第一卷，第八章：DC Metering Circuits（直流测量电路） 学习目标 理解开尔文（四线制）电阻测量的工作原理 学会用常规测试设备精确测量低阻值 原理图 实物接线图 实验步骤 多数欧姆表通过施加小电压并测量电流来测定电阻。对于低阻试样，表笔自身的引线电阻往往占主导，导致巨大误差。开尔文法通过分离载流引线与测压引线彻底消除这一

零件与材料 两节 6V 电池 单圈 10kΩ 线性电位器（Radio Shack #271-1715） 两个高阻值电阻（每个 ≥1MΩ） 高灵敏度电压检测器（来自前一个实验） 模拟电压表（来自前一个实验） 电位器阻值可在 1kΩ 至 100kΩ 之间灵活选择。如果您已按本章早期内容制作了精密电位器，它将非常适合本实验。同样，更大的电阻值能提高精度；两个电阻无需完全相同。 若尚未制作高灵敏度电压检测器，建议先完成。自制检测器成本低廉，却能演示如何在无昂贵设备情况下进行精确电压测量。数字万用表的直流毫伏档可作替代，但基于耳机的检测器更利于教学理解。 参考文献 《电路课程》第一卷，第八章：DC

零件与材料 高品质封闭式音频耳机 耳机母插座（Radio Shack #274-312） 小型降压电源变压器（Radio Shack #273-1365 或等效；使用 6 V 次级抽头） 两个 1N4001 整流二极管（Radio Shack #276-1101） 1 kΩ 电阻 100 kΩ 电位器（Radio Shack #271-092） 两个香蕉插接线柱（Radio Shack #274-662 或等效） 塑料或金属安装盒 耳机灵敏度至关重要。dB 评级越高，探测器效果越好。在信誉良好的音频店测试多款型号；在收音机或 CD 播放器最低音量下仍能听到声音的型号最理想。不必买最贵的——

零件与材料 表头（Radio Shack 目录 #22-410） 选择开关，单极多投、先断后合（Radio Shack 目录 #275-1386，2 极 6 位型号效果良好） 多圈电位器，PCB 安装（Radio Shack 目录 #271-342 — 15 圈，1 kΩ；#271-343 — 15 圈，10 kΩ “微调”） 各类高精度金属膜或绕线电阻（Radio Shack 目录 #271-309，±1% 公差） 塑料或金属安装外壳 三个“香蕉插”式接线柱或等效端子硬件（Radio Shack 目录 #274-662） 任何电表的核心是其表头——将电流转化为可见偏转的指针与刻度机构。更

零件与材料 一段裸铜线（无绝缘） 一段裸铁线（或铝线，如无铁线） 蜡烛 冰块 交叉参考 《电路课程》，第 1 卷，第 9 章：“电气仪表信号” 学习目标 说明热电偶的工作原理及其实际用途。 原理图 实物接线图 实验步骤 将铁线一端与铜线一端拧紧。将两根自由端连接到接线排。将电压表设为最灵敏量程，接到接线排端子。此时电压表应读数近乎零。 该组件即为热电偶，一种产生电压的装置，其电压与其接点（拧紧的尖端）与接线排参考点之间的温差成正比。当尖端温度等于接线排温度时，电压为零。 点燃蜡烛，将拧紧的尖端插入火焰。观察电压表：应出现正电压。移开尖端，待其冷却，确认电压回到接近零。 将尖端触摸

零件与材料 多个 10 kΩ 固定电阻 一个 10 kΩ 线性锥度电位器（Radio Shack 目录 #271-1715） 交叉参考 电路课程，第 1 卷 — 第 5、7、8 章 学习目标 确定串并联电阻组合。 应用校准理论与实践来调节调阻器。 原理图 实物接线图 步骤说明 本实验演示如何通过将 10 kΩ 电位器与额外固定电阻串并联，来定制调阻器的电阻范围。所得网络可校准为提供任意期望的量程与零点偏移，这对精密仪表电路至关重要。 首先将 10 kΩ 电位器接成调阻器，不接其他元件。转动滑动触点全程时，测得的电阻应平滑地从 0 Ω 扫描至 10 kΩ，如随附图所示。 若想提高可