在洗衣機發展的過程中,物理知識得到了廣泛的應用河以說物理知識的應用促進了洗衣機的發展,同時我們也能夠從洗衣機中發現許多的物理現象，以下是小編搜集的一篇關於洗衣機中物理現象探究的論文範文，供大家閱讀借鑑。
物理知識來源於實踐,同時服務於實踐。新課程物理教學強調從生活走向物理從物理走向生活密切科學、技術與社會之間的聯繫,改變學科本位和機械的學習方式,努力運用物理思維的方式,去分析問題,解決問題。將我們平時學習過程中學到的物理知識用在改造自然和認識自然方面是我們學習物理的目的之一,因此在學習物理的過程中理論聯繫實際是學習物理知識的基本方法,同時也是培養學生綜合能力、提高學生綜合素質的重要途經。因此在學習物理知識時要有意識地將物理知識與日常生活和生產實踐聯繫起來。
過去人們一直用手搓洗、棒褪敲打來清洗衣物。面對繁重的洗衣家務勞動人們一直都想發明一種機器來代替手工洗滌衣物。從第一台洗衣機問世到現在已經有一百多年的歷史了。在過去的一百多年裡,洗衣機無論從外觀、功能、環保、節能等方面都發生著很大的變化。發展到現在洗衣機對我們來說已經是非常普遍、常用的家用電器。它種類、樣式繁多啟動化程度也越來越高,把洗衣過程的浸泡、洗滌、漂洗、甩干全部功能由洗衣機自動化完成。在洗衣機發展的過程中,物理知識得到了廣泛的應用河以說物理知識的應用促進了洗衣機的發展,同時我們也能夠從洗衣機中發現許多的物理現象。愈來愈受到人們青睞的洗衣機肥人們從繁重的日常家務勞動中解放出來。它是現代科技的結晶集中了許多光、電、力等物理知識。下面幾個問題就是和物理知識在洗衣機原理中的應用。
1、洗衣機的洗滌原理
洗衣機的洗滌過程主要是利用機械產生的排滲、沖刷等機械作用以及洗滌劑的潤濕、分散作用,將污垢拉入水中從而來實現洗凈的目的[18。洗衣機在洗滌衣物時,是通過衣物和洗滌液在洗衣機桶內不斷翻滾、摩擦、攪動達到洗滌衣物的功能。通過學習物理知識我們知道物體在做圓周運動時會受到慣性離心力的作用。我們以波輪洗衣機為例在洗衣機工作過程中,波輪在電動機的帶動下做正、反方向旋轉。首先流滿于波輪葉片間的洗滌液在離心力的作用下被高速甩向桶壁並沿桶壁上升。因甩出液體的波輪中心處形成低壓區,又使得洗滌液回流到波輪附近在波輪附近形成以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流作用下作螺旋式迴轉,吸入中心後又被甩向桶壁,並與桶壁發生摩擦。又由於波輪中心是低壓區衣物易被吸在波輪附近並不斷地與波輪發生摩擦,就如同人工揉搓衣物。其次衣物中放入洗滌液之後油於慣性運動緩慢,因此在水流與衣物之間存在著速度差使得二者發生相對運動並產生相對摩擦這樣水流的沖刷力也同樣有助於污垢離開衣物。
洗衣機在洗滌衣物的過程中還運用了液體的湍流作用。湍流是液體的一種流動狀態液體在流動的時候是分層流動的,當流速比較低時層與層之間互不摻雜二但當流速不斷增大的時候,臨層液體之間就會相互混合,形成可以觀察到的流動的小旋窩這種流動就是湍流。洗衣機桶內旋轉著的水流碰到桶壁後,速度和方向都發生了改變,就形成湍流。在湍流的作用下,衣物做無規則運動並翻滾其纖維不斷被彎曲、拉長、絞紐衣物間相互摩擦增大了洗滌的有效面積並提高衣物洗凈的均勻性。
2、洗衣機的甩干原理
洗衣機的甩干功能是應用了物理學中的離心力原理。洗衣機在甩乾衣物時,電動機帶動桶做高速旋轉,利用離心力原理將衣物中的水從桶壁的小孔甩出去從而使水與衣物分離達到甩乾衣物的目的。現在的全自動洗衣機在設計上更為先進克服了早期由於巨大離心力而走動的缺陷採用平衡圈來平衡旋轉過程中產生的巨大的離心力。
平衡圈裝在洗衣機筒頂部,是內裝NCaI溶液的空心環。空心環內NaCI溶液並未注滿。脫水過程中若衣物沒有放平衡洗衣機便會強烈震動並發出很大的噪音,這時由於慣性離心力的作用平衡圈內的液體便會自動流向衣物偏輕的一側啟動調節衣物放置不平衡的情況,而不必再進行人工調整。
在洗衣機進行脫水的正常工作過程中,電機運轉並帶動波輪運轉。絕大部分的電能轉化為機械能而只有較小的一部分轉化為內能使電機內阻發熱但由於能量較少,不會導致電機被燒壞。但有時洗衣機的波輪易被手帕、絲襪類等物品纏繞,或被紐扣、硬幣卡住。這時若讓洗衣機長時間通電,電能就全部轉化為熱能使電機內阻發熱,很容易使其電機被燒壞。因此,若出現洗衣機的波輪被手帕、絲襪類等物品纏繞或者被紐扣、硬幣等卡住的現象時,要及時斷開電源,以防電機被燒壞。
3、和新型洗衣機發展方向相聯繫的物理問題
2002年伊萊克斯公司發起一場徹底的洗滌革命,首次向人們展示洗衣機原理中的成型的、不用洗滌劑的離子技術。
靠洗滌劑中的活性劑洗滌衣物是傳統的洗衣機的特點二而離子洗衣機則不需要洗滌劑就能洗滌衣物,一種特殊的活水裝置)離子水發生器,被安裝在洗衣機內部,可以將洗衣機內的普通自來水分解為離子水通過利用離子所特有的對污漬、灰塵的分解作用及吸附作用和離子水的高滲透性達到對衣物的清潔作用。離子水發生器把水首先分解成為氫氧根離子和氫離子氫離子及氮氧根離子在洗滌的過程中吸附衣物中的灰塵後再結合成水分子。
由於離子水洗衣機不用洗滌劑,可以省去漂洗的過程因此能夠節約能源且不會造成對環境的污染。離子水洗衣機利用強氧化性活性離子水(離子水的全稱)無毒且能消毒的特性結束了幾百年以來人們依賴化學劑來清洗衣物的歷史。
4、和洗衣機的制動相聯繫的物理問題
全自動洗衣機的脫水桶在工作過程中高速旋轉通常以每分鐘1200轉甚至更高的速度旋轉為避免發生各種危險事故脫水結構均裝有安全係數很高的安全制動系統。該系統包括剎車制動盤、制動鋼絲、脫水桶蓋板等組成部分加果脫水桶在正常工作過程中脫水桶蓋被打開那麼該系統便會自動產生制動作用以保證人身安全。該安全制動系統的作用主要有兩個:一是自動切斷脫水電動機的電源二二是為使脫水桶迅速停止轉動制動器自動剎緊。
5、和洗衣機的安全使用相聯繫的物理問題
現代家庭的電器化程度越來越高皮全用電也越來越成為人們關注的重要問題。由於洗衣機的外殼是金屬的,當洗衣機外殼漏電時容易造成觸電事故。為了避免出現意外,外殼通常都設有接地線。
洗衣機的插頭均為三腳插頭,三腳插頭及三孔插座均接有地線。一般情況下她線的一端接在三孔插座的地線插孔上而另一端接在金屬自來水管上再連接到地下或者直接連接在地下。洗衣機的三腳插頭其地線一般接在洗衣機的金屬外殼部分(或外殼的金屬部分)。在使用洗衣機的時候為達到安全保證,需要將三腳插頭插入三孔插座中。這樣洗衣機外殼的金屬部分就接地了。
在正常情況下,地線中是沒有電流通過的。然而,一旦洗衣機發生漏電情況,電流就可以從外殼的金屬部分流入地線再流入大地這樣人體在接觸到洗衣機的金屬外殼時人體與地線就形成了並聯關係。由於人體的電阻要比地線的電阻大很多所以這樣相當於在人體兩端並聯了一條電阻極小的短路線在發生漏電時絕大部分電流通過地線流入大地而只有一小部分電流通過人體(在人體允許通過的安全電流範圍之內)。這樣就不會有超過安全範圍的電流通過人體且很快切斷電路,即短路狀態的高電流很快會造成熔絲燒斷。這樣,人體就不容易發生觸電事故。但是加果我們不接地線,一旦洗衣機發生漏電人體(特別是濕手)接觸其外殼的金屬部分時,電源通過洗衣機外金屬殼、人體、大地就構成了一條閉合的迴路在潮濕的情況下通過人體的電流就可能會遠遠超過安全電流(一般認為對人的安全電流是25mA以下)人體就會發生觸電事故這是十分危險的。
6、和全自動洗衣機程序控制相聯繫的物理問題
現在所使用的頗受歡迎的智能型全自動洗衣機之所以能夠自動地判斷衣質、衣量、水位,自動選擇最佳洗滌程序並決定投放的洗滌劑是因為當洗衣桶內衣物的質地不同、量不同時其總重量也是不同的在洗衣機電機低速運轉後對其慣性進行測量,從而判斷衣質、衣量,再進一步確定水位。具體原理是:先注入一定量的水在洗衣桶內,當洗衣機電機運轉平衡後(低速)快速斷電,由於慣性的作用洗衣桶帶動電動機將繼續轉動,因此電機便會產生反電動勢通過對其半波整流、放大整形便可以獲得一系列矩形脈衝通過進一步分析脈衝寬度和數量,就可以得到衣物質量。
7、光學原理在洗衣機原理中的應用
在全自動洗衣機的洗衣機排水口處,一般都有一個紅外光電傳感器。其作用是使紅外光穿過水而進入另一側的接收管。若接收管獲得的光能少說明衣物也就較髒水的透明度較低二反之若接收管獲得的光能多也就說明衣物較乾淨水的透明度高。這是光學原理在洗衣機中的應用。
以上幾方面就是我們掌握的物理原理在洗衣機方面的應用。隨著科學技術的快速發展相信未來的洗衣機必將更加節能,同時使用起來也會更為方便,更能提高人們的生活水平。隨著人們對物理知識的學習和探索相信將會有更多物理知識在洗衣機中得到運用。
參考文獻
[1]姜國強.洗衣機控制系統電磁干擾解決方案鐵氧體磁環應用買例[J].矽谷,2008,(8):2一22.
[2]劉岳衡.洗衣機中的物理知識[N].考試報,2008,(25).
[3]龍仲文.洗衣機設計新動向[J].家用電器科技,2009,(10):17一18.
物理知識來源於實踐,同時服務於實踐。新課程物理教學強調從生活走向物理從物理走向生活密切科學、技術與社會之間的聯繫,改變學科本位和機械的學習方式,努力運用物理思維的方式,去分析問題,解決問題。將我們平時學習過程中學到的物理知識用在改造自然和認識自然方面是我們學習物理的目的之一,因此在學習物理的過程中理論聯繫實際是學習物理知識的基本方法,同時也是培養學生綜合能力、提高學生綜合素質的重要途經。因此在學習物理知識時要有意識地將物理知識與日常生活和生產實踐聯繫起來。
過去人們一直用手搓洗、棒褪敲打來清洗衣物。面對繁重的洗衣家務勞動人們一直都想發明一種機器來代替手工洗滌衣物。從第一台洗衣機問世到現在已經有一百多年的歷史了。在過去的一百多年裡,洗衣機無論從外觀、功能、環保、節能等方面都發生著很大的變化。發展到現在洗衣機對我們來說已經是非常普遍、常用的家用電器。它種類、樣式繁多啟動化程度也越來越高,把洗衣過程的浸泡、洗滌、漂洗、甩干全部功能由洗衣機自動化完成。在洗衣機發展的過程中,物理知識得到了廣泛的應用河以說物理知識的應用促進了洗衣機的發展,同時我們也能夠從洗衣機中發現許多的物理現象。愈來愈受到人們青睞的洗衣機肥人們從繁重的日常家務勞動中解放出來。它是現代科技的結晶集中了許多光、電、力等物理知識。下面幾個問題就是和物理知識在洗衣機原理中的應用。
1、洗衣機的洗滌原理
洗衣機的洗滌過程主要是利用機械產生的排滲、沖刷等機械作用以及洗滌劑的潤濕、分散作用,將污垢拉入水中從而來實現洗凈的目的[18。洗衣機在洗滌衣物時,是通過衣物和洗滌液在洗衣機桶內不斷翻滾、摩擦、攪動達到洗滌衣物的功能。通過學習物理知識我們知道物體在做圓周運動時會受到慣性離心力的作用。我們以波輪洗衣機為例在洗衣機工作過程中,波輪在電動機的帶動下做正、反方向旋轉。首先流滿于波輪葉片間的洗滌液在離心力的作用下被高速甩向桶壁並沿桶壁上升。因甩出液體的波輪中心處形成低壓區,又使得洗滌液回流到波輪附近在波輪附近形成以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流作用下作螺旋式迴轉,吸入中心後又被甩向桶壁,並與桶壁發生摩擦。又由於波輪中心是低壓區衣物易被吸在波輪附近並不斷地與波輪發生摩擦,就如同人工揉搓衣物。其次衣物中放入洗滌液之後油於慣性運動緩慢,因此在水流與衣物之間存在著速度差使得二者發生相對運動並產生相對摩擦這樣水流的沖刷力也同樣有助於污垢離開衣物。
洗衣機在洗滌衣物的過程中還運用了液體的湍流作用。湍流是液體的一種流動狀態液體在流動的時候是分層流動的,當流速比較低時層與層之間互不摻雜二但當流速不斷增大的時候,臨層液體之間就會相互混合,形成可以觀察到的流動的小旋窩這種流動就是湍流。洗衣機桶內旋轉著的水流碰到桶壁後,速度和方向都發生了改變,就形成湍流。在湍流的作用下,衣物做無規則運動並翻滾其纖維不斷被彎曲、拉長、絞紐衣物間相互摩擦增大了洗滌的有效面積並提高衣物洗凈的均勻性。
2、洗衣機的甩干原理
洗衣機的甩干功能是應用了物理學中的離心力原理。洗衣機在甩乾衣物時,電動機帶動桶做高速旋轉,利用離心力原理將衣物中的水從桶壁的小孔甩出去從而使水與衣物分離達到甩乾衣物的目的。現在的全自動洗衣機在設計上更為先進克服了早期由於巨大離心力而走動的缺陷採用平衡圈來平衡旋轉過程中產生的巨大的離心力。
平衡圈裝在洗衣機筒頂部,是內裝NCaI溶液的空心環。空心環內NaCI溶液並未注滿。脫水過程中若衣物沒有放平衡洗衣機便會強烈震動並發出很大的噪音,這時由於慣性離心力的作用平衡圈內的液體便會自動流向衣物偏輕的一側啟動調節衣物放置不平衡的情況,而不必再進行人工調整。
在洗衣機進行脫水的正常工作過程中,電機運轉並帶動波輪運轉。絕大部分的電能轉化為機械能而只有較小的一部分轉化為內能使電機內阻發熱但由於能量較少,不會導致電機被燒壞。但有時洗衣機的波輪易被手帕、絲襪類等物品纏繞,或被紐扣、硬幣卡住。這時若讓洗衣機長時間通電,電能就全部轉化為熱能使電機內阻發熱,很容易使其電機被燒壞。因此,若出現洗衣機的波輪被手帕、絲襪類等物品纏繞或者被紐扣、硬幣等卡住的現象時,要及時斷開電源,以防電機被燒壞。
3、和新型洗衣機發展方向相聯繫的物理問題
2002年伊萊克斯公司發起一場徹底的洗滌革命,首次向人們展示洗衣機原理中的成型的、不用洗滌劑的離子技術。
靠洗滌劑中的活性劑洗滌衣物是傳統的洗衣機的特點二而離子洗衣機則不需要洗滌劑就能洗滌衣物,一種特殊的活水裝置)離子水發生器,被安裝在洗衣機內部,可以將洗衣機內的普通自來水分解為離子水通過利用離子所特有的對污漬、灰塵的分解作用及吸附作用和離子水的高滲透性達到對衣物的清潔作用。離子水發生器把水首先分解成為氫氧根離子和氫離子氫離子及氮氧根離子在洗滌的過程中吸附衣物中的灰塵後再結合成水分子。
由於離子水洗衣機不用洗滌劑,可以省去漂洗的過程因此能夠節約能源且不會造成對環境的污染。離子水洗衣機利用強氧化性活性離子水(離子水的全稱)無毒且能消毒的特性結束了幾百年以來人們依賴化學劑來清洗衣物的歷史。
4、和洗衣機的制動相聯繫的物理問題
全自動洗衣機的脫水桶在工作過程中高速旋轉通常以每分鐘1200轉甚至更高的速度旋轉為避免發生各種危險事故脫水結構均裝有安全係數很高的安全制動系統。該系統包括剎車制動盤、制動鋼絲、脫水桶蓋板等組成部分加果脫水桶在正常工作過程中脫水桶蓋被打開那麼該系統便會自動產生制動作用以保證人身安全。該安全制動系統的作用主要有兩個:一是自動切斷脫水電動機的電源二二是為使脫水桶迅速停止轉動制動器自動剎緊。
5、和洗衣機的安全使用相聯繫的物理問題
現代家庭的電器化程度越來越高皮全用電也越來越成為人們關注的重要問題。由於洗衣機的外殼是金屬的,當洗衣機外殼漏電時容易造成觸電事故。為了避免出現意外,外殼通常都設有接地線。
洗衣機的插頭均為三腳插頭,三腳插頭及三孔插座均接有地線。一般情況下她線的一端接在三孔插座的地線插孔上而另一端接在金屬自來水管上再連接到地下或者直接連接在地下。洗衣機的三腳插頭其地線一般接在洗衣機的金屬外殼部分(或外殼的金屬部分)。在使用洗衣機的時候為達到安全保證,需要將三腳插頭插入三孔插座中。這樣洗衣機外殼的金屬部分就接地了。
在正常情況下,地線中是沒有電流通過的。然而,一旦洗衣機發生漏電情況,電流就可以從外殼的金屬部分流入地線再流入大地這樣人體在接觸到洗衣機的金屬外殼時人體與地線就形成了並聯關係。由於人體的電阻要比地線的電阻大很多所以這樣相當於在人體兩端並聯了一條電阻極小的短路線在發生漏電時絕大部分電流通過地線流入大地而只有一小部分電流通過人體(在人體允許通過的安全電流範圍之內)。這樣就不會有超過安全範圍的電流通過人體且很快切斷電路,即短路狀態的高電流很快會造成熔絲燒斷。這樣,人體就不容易發生觸電事故。但是加果我們不接地線,一旦洗衣機發生漏電人體(特別是濕手)接觸其外殼的金屬部分時,電源通過洗衣機外金屬殼、人體、大地就構成了一條閉合的迴路在潮濕的情況下通過人體的電流就可能會遠遠超過安全電流(一般認為對人的安全電流是25mA以下)人體就會發生觸電事故這是十分危險的。
6、和全自動洗衣機程序控制相聯繫的物理問題
現在所使用的頗受歡迎的智能型全自動洗衣機之所以能夠自動地判斷衣質、衣量、水位,自動選擇最佳洗滌程序並決定投放的洗滌劑是因為當洗衣桶內衣物的質地不同、量不同時其總重量也是不同的在洗衣機電機低速運轉後對其慣性進行測量,從而判斷衣質、衣量,再進一步確定水位。具體原理是:先注入一定量的水在洗衣桶內,當洗衣機電機運轉平衡後(低速)快速斷電,由於慣性的作用洗衣桶帶動電動機將繼續轉動,因此電機便會產生反電動勢通過對其半波整流、放大整形便可以獲得一系列矩形脈衝通過進一步分析脈衝寬度和數量,就可以得到衣物質量。
7、光學原理在洗衣機原理中的應用
在全自動洗衣機的洗衣機排水口處,一般都有一個紅外光電傳感器。其作用是使紅外光穿過水而進入另一側的接收管。若接收管獲得的光能少說明衣物也就較髒水的透明度較低二反之若接收管獲得的光能多也就說明衣物較乾淨水的透明度高。這是光學原理在洗衣機中的應用。
以上幾方面就是我們掌握的物理原理在洗衣機方面的應用。隨著科學技術的快速發展相信未來的洗衣機必將更加節能,同時使用起來也會更為方便,更能提高人們的生活水平。隨著人們對物理知識的學習和探索相信將會有更多物理知識在洗衣機中得到運用。
參考文獻
[1]姜國強.洗衣機控制系統電磁干擾解決方案鐵氧體磁環應用買例[J].矽谷,2008,(8):2一22.
[2]劉岳衡.洗衣機中的物理知識[N].考試報,2008,(25).
[3]龍仲文.洗衣機設計新動向[J].家用電器科技,2009,(10):17一18.
收藏