(中职)电工电子基础教案1:第一章直流电路电子教案.docx
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1、教 案任课教师龙爱忠授课班级17秋机电一体化5年一贯制班课时安排6个课时专业、层次中职课题内容第一章 直流电路11 电学的基本物理量教学重点电路的基本物理量教学难点电路基本元件课程目标(1) 认识什么是电量(2) 熟悉基本电路的组成和作用(3) 理解电压、电流、电动势的概念(4) 掌握电压、电流方向的判别(5) 理解电阻的定义和作用(6) 电功、电功率的求法(7) 电流的热效应的定义课的类型新授课教学策略通过多媒体教学方法与手段讲授教 学 过 程 设 计教学过程及时间分配教 学 内 容时间分配组织教学1、点名检查学生出勤情况。2、填写教学记录表。5min导入新课 本次课先从自然界的物质组成引出
2、电量的概念,再由一个手电筒电路引入电路的组成和作用,通过对电流、电压、电动势的实际测试,根据测试的结果来体验分析电流、电压、电位、电动势的存在和方向。再辅以理论讲解来阐明电流、电压、电动势的概念及电流、电压参考方向的应用和电流、电压实际方向的判别。5min新课讲授一、 电量导入:自然界中的一切物质是由什么组成的呢?他们是否带电呢?自然界中的一切物质都是由分子组成的,分子又是由原子组成的,而原子是由带正电荷的原子核和一定数量带负电荷的电子组成的。在通常情况下,原子核所带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数,原子对外不显电性。但是,用一些办法,可使某种物体上的电子转移到另外一种物体上。失去电子的物
3、体带正电荷,得到电子的物体带负电荷。物体失去或得到的电子数量越多,则物体所带的正、负电荷的数量也越多。物体所带电荷数量的多少用电量来表示。电量是一个物理量,它的单位是库仑,用字母C表示。1C的电量相当于物体失去或得到6.251018个电子所带的电量。 (1)手电筒电路是怎么工作的?(2)你认为电压、电流有方向吗?什么情况下有方向呢?二、电路的组成和作用导入:(先在黑板上画一手电筒电路的示意图如1(a)手电筒大家都很熟悉,由电池、开关、灯泡、导线四部分组成。电池给灯泡供电,但只有在开关闭合的前提下,才会发亮。所以电池相当于电源,灯泡是供电的对象,称为负载,开关决定着灯亮与灭,所以开关便是控制元件
4、,导线连接整个电路,使其为一闭合回路。电源、负载、控制元件、回路为组成电路的四要素。所以手电筒电路的电路模型如图1(c)。1、电路组成的四要素:(1)电源 (2)负载(3)控制元件(4)回路2、电路的作用:(1)能量的传输和转换。如手电筒电路,灯泡发光,电池能转换为光能和热能。(2)信号的传递和处理。如扩音机电路,如图(b),放大器用来放大电信号,而后传递到扬声器,把电信号还原为语言或音乐,实现“声-电-声”的放大、传输和转换作用。前面我们了解了电路的组成和作用,然而描述一个电路的特性光以上这些是不够的,还需要一些其他的物理量来描述电路的特征。电流、电压、电动势便是描述电路特征的最基本的物理量
5、。下面先通过实际测试来体验一下这些物理量的存在及他们的方向。三、电流这一小节的教学方法:(1) 先让学生按照教师给定的方法测试试验电路1中流过电阻的电流,让学生先感性认识电流存在的形式,再理论分析电流的定义及计算。(2) 再让学生用同样的测试方法反向测量,指针式万用表表笔反偏(数字式显示负值),使学生感性认识直流电流是有方向的,再理论分析电流方向的确定。先测量试验电路1中流过电阻的电流大小。让学生感受电流在电路中,再从理论层面上分析:(一)电流1、定义:由电荷(带电粒子)有规则的定向运动而形成。若在1秒内通过导体横截面的电子所带的电荷数为1库仑(1C),则导体中的电流为1安培(1A)。(1)
6、交流电流:在dt时间内,通过导体横截面S的电荷为dq,则电流为存在的形式。(2) 直流电流:电流的大小和方向不随时间变化而变化。2、 电流的单位:安培,缩写为安,符号为A。其它还有uA、mA等。 在原先测试的基础上,将红、黑表笔反测,记录此时电流值,让学生分析电流的方向性。从两次测试结果可以发现,一次为正、一次为负,说明电流是有方向的。负的这次说明与实际方向相反了。再从理论的层面上来分析:3、电流的方向规定正电荷运动的方向为电流的方向。 在计算和分析时,可先选择一个参考方向,再根据计算结果来判别电流的方向。若计算得到的电流值是正值,则说明电流的实际方向和参考方向一致;反之亦然。(参考方向可先任
7、意确定)电流的参考方向表示方法:(1)标“+”“-”表示,如图2(a)示;(2)箭头表示,如图2(b)表示4、 形成持续电流的条件(1) 要有电源(2)要有闭合路径四、电压 这一小节的教学方法:(1)先让学生按照教师给定的方法测试试验电路1中电阻两端的电压,让学生先感性认识电压存在的形式,再理论分析电压的定义及计算。(2)再让学生用同样的测试方法反向测量电珠两端电压,指针式万用表表笔反偏(数字式显示负值),使学生感性认识直流电压是有方向的,再理论分析电压的方向的确定。先测量试验电路1中,电阻两端电压大小。让学生感受电压在电路中存在的形式。再从理论层面上分析:(一)电荷电荷是电子和质子的最基本特
8、性,符号Q。静电是由于物质中存在净正电荷或净负电荷而产生的。图3为电荷的吸引和排斥示意图。(二)电压1、定义:电荷的电势差在电学名词中称为电压。符号为U。电压定义为单位正电荷(Q),在电场力作用下,沿外电路从一点移到另一点所做的功。功的单位为焦耳(J),电荷的单位为库仑(C)。2、 电压的单位:伏特,符号为V。另外还有KV,mV等。例1如果移动10C的电荷需要消耗50J的能量,求电压是多少?解: 由此可见,电场力做功越多,电压就越大,所以电压是衡量电场力移动电荷做功本领大小的物理量。 在原先测试的基础上,将红、黑表笔反测,记录此时电压值,让学生感受分析电压的方向。从两次测试结果可以发现,一次为
9、正、一次为负,说明电压是有方向的。负的这次说明与实际方向相反了。再从理论的层面上来分析:1、方向:规定为由高电位端指向低电位端。(可结合水流来对比讲解)2、在计算和分析时,可先选择一个参考方向,再根据计算结果来判定。若计算得到的电压值是正值,则说明电压的实际方向和参考方向一致;反之亦然。(参考方向是可由自己任意假定的)电压的参考方向表示方法:(1)标“+”“-”表示,如下图4(a)示;(2)箭头表示,如下图4(b)表示。五、电位 利用水位来引伸解释电位。 可拿一杯子,装半杯水,同学们很容易就可知道此时水位,如为H1,再加水,此时水位上升为H2,大家可以发现这个高度都是相对杯底而言的,杯底就是参
10、考水位。如果选择H1为参考水位,那么H2的水位为H2-H1;或选择H2为参考水位,则杯底的水位为-H2。所以参考水位不同,那么某点水位的值也就不一样了,也就是说水位的高低是和参考水位有关的。 电位也是如此。电路图1中,若选择C点为参考点,则C点就相当于水杯的杯底,而A点或B点就是加水以后的H1点或H2,所以引申应用到电路中的电位,即电路中某一点相对参考点的电压大小我们也可以把它称为电位。参考电位我们可以把它看作是零电位点。一般选择接地点为参考点。1、若在试验电路中,选择C点为参考点,测量A点、B点的电位和A-C、B-C之间的电压,并比较其大小。 从测量结果可以看出,A点的电位大小即UAC;B点
11、的电位大小即UBC的电压大小。所以: 电位的定义:电路中某点的电位是这一点与参考点之间的电压。或者说电路中某两点之间的电压等于这两点之间的电位差。即UAB=VA-VB VA、VB分别代表A、B点的电位。单位为伏特(V)2、若在试验电路中,选择A点为参考点,测量B点、C点的电位和B-A、C-A之间的电压,并与1中结果比较分析。从结果可以发现,两次测得的A、B、C三点电位大小是不同的。可见电位是个相对值,参考点不同,电位大小也不同。结论:电位与参考点有关,是个相对值。参考点不同,电位的值也不同,电位随参考点的变化而变化。而电压是个绝对值,与参考点无关。3、在试验电路中,若选择C点为参考点,则可以看
12、出A点电位可以通过AC和(AB+BC)两条路径计算得到。可以看出:若以C点为参考点,则VA=UAC=UE=1.5V或VA=UAC=UR+URO=1.5V,可见两者是相等的。结论:电位的大小只与参考点有关,而与所选路径无关。六、电动势为了更好地了解电动势的含义,从电的本质角度来分析手电筒小灯泡发光的原理。 干电池正极聚集了正电荷,负极聚集了负电荷,铜电线中带负电的自由电子被干电池正极吸引,阴极排斥,形成了有规则的电子流动即电流,使小灯泡发光。正如水要有水位差才能流动,电流是由于电池两端的电位差,即电压而形成的。并且干电池内部的化学能不断地将正电荷移到阳极来补充被自由电子中和的正电荷,并不断地在阴
13、极聚集负电荷,从而维持了电池两端产生电位差的能力,这就叫做电动势。1、定义:电动势:电源力将单位正电荷从电源的负极移到正极所作的功。E=W/q符号E,单位V2、 电动势的方向:规定为电源力推动正电荷运动的方向,即从负极指向正极的方向,也就是电位升高的方向。 3、常用电压源:(1) 电池 (2)太阳能电池(3)发电机(4)电子电源4、 电动势的符号和方向表示可见其方向和电压方向是刚好相反的,而数值上U=E电动势描述的是电源内部电源力克服电场力把正电荷从低电位推到高电位的正极所做的功,是其他形式能量转换为电能的过程。电压描述的是电源外部的负载电路中(外电路)电场力推动正电荷从高电位移到低电位,同时
14、克服负载中的阻力所做的功,是电能转换为其他形式能量的过程。七、电阻根据试验电路1,将电阻阻值分别换成100和1K、2.7K的电阻,测试流过电阻的电流大小。从测试结果可以发现,1K电阻时测得的电流值小于100,接2.7K电阻时测得的电流值又小于1K时测得的电流值。说明电阻越大,电流越小,也就是说电阻对电流的流动是起阻碍作用的。1、 定义:阻碍电流(或电荷)流动的物质能力。2、电阻的单位:电阻的符号为R,单位是欧姆,用希腊字母来表示。3、 电导:电阻的倒数就是电导,符号为G。电导表示允许电流通过的能力,公式为:电导的单位是西门子,符号是S。4、 电阻器:物体对电流的阻碍作用称为电阻,利用这种阻碍性
15、质的元件称为电阻器。电阻器最主要的应用是限流和分压,并在某些情况下产生热能。尽管电阻器在形状和大小方面有很多不同的类型,但总的来说可以分为两大类:固定电阻器和可变电阻器。(1)固定电阻器:固定电阻器是生产厂家批量加工而成,阻值不能改变。它提供的固定阻值范围很广。(从实验箱中拿出相应的固定电阻直观展示)(2) 可变电阻器:通过人为或自动调节,可变电阻器的阻值可以很容易改变。(从实验箱中拿出几类常见的可变电阻直观展示)符号:八、电功、电功率 电流通过用电器时,用电器就将电能转换成其他形式的能,如热能、光能和机械能等。我们把电能转换成其他形式的能叫做电流做功,简称电功,用字母W表示。电流通过用电器所
16、做的功与用电器的端电压、流过的电流、所用的时间和电阻有以下的关系: 如果公式(13)中,电压单位为伏,电流单位为安,电阻单位为欧,时间单位为秒,则电功单位就是焦耳,简称焦,用字母J表示。电流在单位时间内通过用电器所做的功称为电功率,用字母P表示。其数学表达式为: 将公式(13)代入公式14后得到: 若在公式(14)中,电功单位为焦耳,时间单位为秒,则电功率的单位就是焦耳/秒。焦耳/秒又叫瓦特,简称瓦,用字母W表示。在实际工作中,常用的电功率单位还有千瓦(kW)、毫瓦(mW)等。它们之间的关系为:1kW=W1W=mW从公式15中可以得出如下结论:1、当用电器的电阻一定时,电功率与电流平方或电压平
17、方成正比。若通过用电器的电流是原来电流的2倍,则电功率就是原功率的4倍;若加在用电器两端电压是原电压的2倍,则电功率就是原功率的4倍。2、当流过用电器的电流一定时,电功率与电阻值成正比。对于串联电阻电路,流经各个电阻的电流是相同的,则串联电阻的总功率与各个电阻的电阻值的和成正比。3、当加在用电器两端的电压一定时,电功率与电阻值成反比。对于并联电阻电路,各个电阻两端电压相等,则各个电阻的电功率与各电阻的阻值成反比。在实际工作中,电功的单位常用千瓦小时(kWh),也叫“度”。1千瓦小时是1度,它表示功率为1千瓦的用电器1小时所消耗的电能,即:1kWh=1kW1h=3.6J九、电流的热效应电流通过导
18、体使导体发热的现象叫做电流的热效应。电流的热效应是电流通过导体时电能转换成热能的效应。 电流通过导体产生的热量,用焦耳一楞次定律表示如下:式中 Q热量,单位焦耳(J); I通过导体的电流,单位安培(A); R导体电阻,一单位欧姆(); t导体通过电流的时间,单位秒(S)焦耳一楞次定律的物理意义是:电流通过导体所产生的热量,与电流强度的平方、导体的电阻及通电时间成正比。 在生产和生活中,应用电流热效应制作各种电气。如白炽灯、电烙铁、电烤箱、熔断器等在工厂中最为常见;电吹风、电褥子等常用于家庭中。但是电流的热效应也有其不利的一面,如电流的热效应能使电路中不需要发热的地方(如导线)发热,导致绝缘材料
19、老化,甚至烧毁设备,导致火灾,是一种不容忽视的潜在祸因。小结:1、了解电路的组成及作用。2、掌握电压、电流、电位、电动势的定义及方向的判别。3、电阻的定义、分类和作用。4、电功、电功率 的求法5、电流的热效应的含义15min25min30min30min30min25min20min45min20min5min作业练习题教学反思 任课教师龙爱忠授课班级17秋机电一体化5年一贯制班课时安排1个课时专业、层次中职课题内容第一章 直流电路12 电 路教学重点电路的三种状态 教学难点电路图课程目标1、掌握几种常用的电工符号2、掌握电路的三种状态 课的类型新授课教学策略通过多媒体教学方法与手段讲授、实践
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