电工技术基础与技能 （电子信息类）资源朱照红 谭星祥 主编 第3章教案.doc

“电容”教案授课班级课程名称电工技术基础与技能使用教材电工技术基础与技能 机械工业出版社 主编 朱照红 谭星祥课题电容课堂类型一体化教学学时2学时授课时间教学内容电容教学目的知识目标：认识电容器，了解电容器和电容的概念、参数、分类等。掌握电容串联和并联的性质并能应用串、并联的公式进行计算。技能目标：会使用万用表对电容进行简单检测。职业道德目标：在教学过程中，培养学生严谨的科学态度，合作精神，职业素养，并进行行为规范教育。教学重、难点教学重点： 电容串联和并联教学难点：应用串、并联的公式进行计算教学方法综合运用自学与讨论法、启发式引导法、提问总结法。教具准备电子电路板、万用表、电容教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注课题引入（3分钟）思考 电视机关机之后，电源指示灯为什么会过一会儿才熄灭？ 过渡：首先看一下今天的学习任务和目标。教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注认识电容器 （10分钟）电容是表述电容器容量大小的物理量。常用C表示。两个彼此靠近又相互绝缘的导体，就构成了一个普通电容器。常用电容器外形、名称、电路符号见表3-1（略）电容器的识别让学生进行自学，分组总结知识点，小组之间进行提问与回答。老师查漏补缺、给予辅导。教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注电容及其单位（5分钟）电容C在数值上等于电容器在单位电压作用下所存储的电荷量q，即：C 电容量q 电荷量 U 两极板间的电压注意：电容反映了电容器储存电荷能力的大小，它只与电容本身的性质有关，与电容器所带的电量及电容器两极板间的电压无关。C电容容量，单位为法拉（F）； 电容常用的单位还有微法(mF)、皮法(pF) 同上同上老师总结介绍教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注电容器的选用（27分钟）1、 电容器主要特性参数（1）标称电容量和允许偏差标称电容量是标志在电容器上的电容量。电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。（2）额定电压（耐压）在规定温度范围内，可以连续加在电容器上而不会损坏电容器的最大直流电压或交流电压的有效值2、 参数标注方法1）字母数字混合标志法。 用2 4位数字和一个字母表示标称电容量，其中数字表示有效数值，字母表示数值的单位。字母有时既表示单位也表示小数点。 例：2）数码标志法。 一般用三位数表示容量的大小，前面两位数字为电容器标称电容量的有效数字，第三位数字表示有效数字后面零的个数，单位是pF。如果用四位表示电容量的大小，数字大于1时，单位为pF，当数字部分大于0小于1时，其单位为微法（F）。 例：3300表示3300皮法（pF） 680表示680皮法（pF）7表示7皮法（pF） 0.056表示0.056微法（F）3）直接标志法。在电容器上用数字直接标注出电容量、额定电压、允许偏差等。4）色码表示法。用不同的颜色表示不同的数字，其颜色和识别方法与电阻色码表示法一样，单位为pF。色码的读码方向是：从电容器顶部向引脚方向读。如：某个电容器第1、2、3的色环分别为棕、绿、黄，则电容器标称电容量为：3、 型号命名第一部分：名称，用字母表示，电容器用C。第二部分：材料，用字母表示。第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。第四部分：序号，用数字表示。4、用万用表检测电容器1）测量电容器的绝缘电阻2）检测电容器的断路、短路通常用指针式万用表的电阻档（R 100或R 1k挡）来判别较大容量电容器质量的好坏。将万用表的表棒分别与电容器的两端接触，若指针偏转后又很快回到接近于起始位置的地方，则说明电容器的质量很好，漏电很小；若指针回不到起始位置，停在标度盘某处，说明电容器漏电严重，这时指针所指处的电阻数值即表示该电容的漏电阻值；若指针偏转到零欧位置后不再回去，说明电容器内部短路；若指针根本不偏转，则说明电容器内部可能断路。让学生进行自学，分组总结知识点，小组之间进行提问与回答。老师查漏补缺、给予辅导。老师示范讲解，学生完成测量，分组总结测量方法教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注电容器的串并联（40分钟）1 电容器的串联把几只电容器的极板首尾相接，连成一个无分支电路的连接方式。（1）每个电容器的极板上的电荷量q相等，即q1 = q2 = q3 = q（2）总电压等于各个电容器上的电压之和，即U = U1 + U2 + U3（3）总电容C的倒数等于各个电容器的电容倒数之和。即=+例1：如图中，电容C1和C2串联，C1 = C2= 220 mF，额定工作电压为 150 V，电源电压 U =220 V，求串联电容器的等效电容是多大？两只电容器两端的电压是多大？在此电压下工作是否安全？ 解：两只电容器串联后的等效电容为各电容的电荷量为两电容器两端的电压分别为：结论：每个电容器的额定电工作为150V，而现在每个电容器两端实际电压为110V，小于电容器的额定工作电压，所以电容器在此电压下是安全的。电容器串联的作用：从以上例子可以看出，电容器串联能增大电容器的额定工作电压（耐压），但电容量减小。例2：有两只电容器：C1=5F/150V，C2= 10F/250V，若将C1，C2串联起来，如图所示，接在300V的直流电源上，问两只电容两端的电压分别是多少？这样使用是否安全？ 解：两只电容器串联后的等效电容为各电容的电荷量为各电容器上的电压为 或结论：由于电容器 C1 的额定电压是 150 V，而实际加在它上面的电压是 200 V，远大于它的额定电压，所以电容器 C1可能会被击穿；当 C1 被击穿后，300 V的电压将全部加在C2 上，这一电压也大于它的额定电压，因而也可能被击穿。从上面的例子可以看出，电容值不等的电容器串联使用时，每只电容上分配的电压与其电容成反比，即电容小的电容器两端电压高，而电容大的电容器两端电压低。2电容器的并联把几只电容器的正极连在一起，负极也连在一起，这就是电容器的并联。 电容器并联的性质：（1）电容器储存的总电荷量q等于各个电容上的电荷量之和，即q = q1 + q2 + q3（2）每个电容器的电压相等，即U = U1 = U2 = U3（3）并联电容器的总电容C等于各个电容之和，即C = C1 + C2 + C3例3：电容器 A 的电容为 10 mF，充电后电压为10 V，电容器 B 的电容为 20 mF，充电后电压为 25 V，把它们同极性连接在一起，如图所示，其电压是多少 解：电容器 A、B 连接前的带电量分别为：它们的总电荷量为：并联后的总电容为：连接后的共同电压为：电容器并联的作用：电容器并联能增大电容器的电容量，每只电容器承受的电压相等。因此每只电容器的耐压均应大于外加电压例：电容器 A 的电容为 10 mF，充电后电压为10 V，电容器 B 的电容为 20 mF，充电后电压为 25 V，把它们同极性连接在一起，如图所示，其电压是多少？ 解：电容器 A、B 连接前的带电量分别为： 总电荷量为： 并联后的总电容为：连接后的共同电压为：让学生进行自学，分组总结知识点，小组之间进行提问与回答。老师查漏补缺、给予辅导。学生理解老师讲解学生理解老师讲解总结归纳布置作业（5分钟）1、总结总结重要知识点总结各小组学习情况2、布置作业练习1：预习磁场与电磁感应练习2：课后习题 P102：1、2、3、4、5、6、7“磁场与电磁感应 ”教案授课班级课程名称电工技术基础与技能使用教材电工技术基础与技能 机械工业出版社 主编 朱照红 谭星祥课题磁场与电磁感应课堂类型一体化教学学时3学时授课时间教学内容磁场、磁场的基本物理量、磁场对电流的作用、电磁感应教学目的知识目标：了解磁场的基本概念，以及磁场方向与电流方向的关系。理解磁场的基本物理量的概念，掌握磁场对电流的作用力公式和左手定则。理解电磁感应现象，掌握产生感应电流的条件、楞次定律和右手定则。职业道德目标：在教学过程中，培养学生严谨的科学态度，合作精神，职业素养，并进行行为规范教育。教学重、难点教学重点：磁场的基本物理量，左手定则。电磁感应现象，产生感应电流的条件、楞次定律和右手定则。教学难点：电磁感应现象，产生感应电流的条件、楞次定律教学方法讲授法、实验法为主，并综合运用讨论法、启发式引导法教具准备配备完整的实验器材教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注引入（5分钟）一种新兴的交通工具-磁悬浮列车以其舒适、高效的服务让人们再次领略到高科技的魅力和舒适享受。那么谁有如此“神力”托起这庞然大物并控制其闪电般在城际间疾驰的呢？ 过渡：首先看一下今天的学习任务和目标。教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注磁场（30分钟）1磁场与磁力线 磁体的周围存在磁力作用的空间，这种作用的空间就称为磁场。 磁场的方向：将小磁针放入磁场中某一点，当磁针静止时，其N极所指的方向即为该点磁场的方向。 磁力线：磁感线是互不交叉的闭合曲线，在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极； 磁力线的疏密程度反映了磁场的强弱，磁力线越密表示磁场越强，越疏表示磁场越弱。 2电流的磁场 通电导线周围也存在着磁场，这种现象就称为电流的磁效应 （1）通电直导线周围的磁场通电直导线周围磁场的磁感线处于垂直于导体的平面上，其形状是一个个环绕着导体的同心圆 安培定则：右手握住通电直导线，让大拇指方向与电流方向一致，则四指环绕方向就是磁场方向。 (2）通电螺线管产生的磁场通电螺线管产生的磁场类似于条形磁铁，一端相当于N极，另一端相当于S极。 安培定则：右手握住螺线管，弯曲的四指指向与电流方向一致，则大拇指指向通电螺线管内部磁感线的方向即为通电螺线管的N极。 让学生进行自学，分组总结知识点，小组之间进行提问与回答。老师查漏补缺、给予辅导。让学生进行自学，分组总结知识点，小组之间进行提问与回答。老师查漏补缺、给予辅导。教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注磁场的基本物理量（20）1磁感应强度 描述磁场强弱和方向的物理量称为磁感应强度，常用符号B表示 单位是特斯拉，简称特（T） 在磁场中垂直于磁场方向的通电导线所受的磁场力与电流和导线长度的乘积之比叫做通电导线所在处的磁感应强度，即： 若磁场中各点磁感应强度的大小和方向相同，这种磁场就称为匀强磁场，可用平行的等距离的磁感线表示。2 磁通在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S。我们把B与S的乘积，定义为穿过这个面积的磁通量。 BS 单位是韦伯，简称韦，用Wb表示 3.磁导率磁导率是一个表示媒介质导磁性能的物理量，一般用表示。单位：亨/米（H/m） 真空中的磁导率：H/m。相对磁导率：其它媒介质的磁导率与真空的磁导率的比值。即：或1的物质叫反磁性物质；1的物质叫顺磁性物质； 1的物质叫铁磁性物质。4磁场强度磁场中某点磁感应强度与媒介质磁导率的比值，叫做该点的磁场强度，用字母H表示 磁场强度的数值只与电流大小及导体的形状有关，与磁场媒介质的导磁率无关。磁场强度也是个矢量，在均匀媒介质中，它的方向和磁感应强度方向一致。让学生进行自学，分组总结知识点，小组之间进行提问与回答。老师查漏补缺、给予辅导。教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注磁场对电流的作用力（40）（引入）1 磁场对通电直导体的作用力如图所示实验装置，当我们交换磁极位置改变了磁场方向，或改接电源极性改变了导线中的电流方向后，导体的受力方向如何变化？通电导线在磁场中受到的力称为电磁力，也叫安培力。左手定则：平伸左手，使大拇指与其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，让磁感线垂直穿入掌心，并使四拇指指向电流的方向，则大拇指所指的方向就是通电导体所受电磁力（也称安培力）的方向。 把一段通电导线放入磁场中，当电流方向与磁场方向垂直时，电流所受的电磁力最大。 当电流I与磁感应强度B不垂直时（有一个夹角 ），可将B分解为平行于电流的分量B1（对电磁力无贡献）和垂直于的电流分量B2 例： 已知匀强磁场方向垂直黑板向里，且磁感应强度B=0.5T，导线中通入电流强度I=0.2A的电流，其方向如图所示。若导线长L=0.2m，求：该导线所受安培力的大小及方向。解： 因导线是垂直放入匀强磁场中，所以安培力大小F=BIL=0.2N。安培力的方向满足左手定则：在黑板平面内且垂直于导线斜向上，如上图所示。2 磁场对通电线圈的作用当线圈上有电流I通过时，与磁场方向垂直的两边就受到两个大小相等、方向相反的电磁力的作用，这一对力（也称力矩或转矩力）促使线圈转动，改变电流方向，转动方向也改变。 3典型应用直流电动机磁电式仪表 磁电式仪表广泛地应用于直流电压和电流的测量。 磁电系测量机构配上变换器还可用于交流功率或频率、相位等非电量的测量。 让学生进行自学，分组总结知识点，小组之间进行提问与回答。老师查漏补缺、给予辅导。教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注电磁感应（30分钟）利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，产生的电流称为感应电流。产生感应电流的电动势称为感应电动势。1）楞次定律感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。楞次定律说明了感生电流产生的磁通方向（其实质也就是感生电流的方向） 2）法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律：线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。如果线圈有N匝，则感应电动势的大小为e=N法拉第电磁感应定律说明了感生电动势的大小（闭环回路中说明的也就是感生电流的大小）。 3）长直导体的感应电动势计算当导体、导体运动方向和磁感线方向三者互相垂直时： 如果导体运动方向与磁感线方向有一夹角，则导体中的感应电动势为例： 如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一长度为L的直导体AB，可沿平行导电轨道滑动。当导体以速度向左匀速运动时，试确定导体中感应电动势的方向和大小。 解：导体向左运动时，导电回路中磁通将增加，根据楞次定律判断，导体中感应电动势的方向是B端为正，A端为负。用右手定则判断，结果相同。设导体在t时间内左移距离为d，则导电回路中磁通的变化量为所以感应电动势 e=结论：直导体是线圈不到1匝的特殊情况，右手定则是楞次定律的特殊形式； (及)也是法拉第电磁感应定律的特殊形式。4）典型应用发电机发电机就是应用导线切割磁力线产生感应电动势的原理工作的 让学生进行自学，分组总结知识点，小组之间进行提问与回答。老师查漏补缺、给予辅导。总结归纳布置作业（10分钟）1、总结总结重要知识点总结各小组测量情况2、布置作业练习1： 自学自感现象练习2：8、9、10、11、12、13、14、15“磁路与互感”教案授课班级课程名称电工技术基础与技能使用教材电工技术基础与技能 机械工业出版社 主编 朱照红 谭星祥课题磁路、互感课堂类型一体化教学学时2学时授课时间教学内容磁路、互感现象、变压器教学目的知识目标：了解互感现象及其在实际中的应用，掌握互感线圈同名端的判别。了解变压器的基本构造和工作原理，掌握变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换变化关系。职业道德目标：在教学过程中，培养学生严谨的科学态度，良好的行为习惯。教学重、难点教学重点： 互感线圈同名端的判别、变压器的电压变换、电流变换和阻抗变换。变化关系教学难点：互感线圈同名端的判别教学方法自学、小组讨论、引导、示范。教具准备变压器教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注磁路（30分钟）磁通经过的闭合路径叫磁路。绝大部分磁通将在铁心内通过,这部分磁通称为主磁通。围绕载流线圈、部分铁心和铁心周围的空间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏磁通。无分支磁路 有分支磁路1磁通势：通过线圈的电流I和线圈匝数N的乘积。2磁阻：就是磁通通过磁路时所受到的阻碍作用。 3 磁路的欧姆定律通过磁路的磁通与磁动势成正比，与磁阻成反比。 磁屏蔽：电磁屏蔽是利用屏蔽材料阻隔或衰减被屏蔽区域与外界的电磁能量传播。 一方面，磁屏蔽可用来保护电子线路免受诸如永磁体、变压器、电机、线圈、电缆等产生磁场的干扰；另一方面屏蔽强的磁干扰源使它免于干扰附近的电子设备正常工作也是一个重要目的。铁磁材料和金属良导体材料是常用的屏蔽材料 过渡：首先看一下今天的学习任务和目标。让学生进行自学，分组总结知识点，小组之间进行提问与回答。老师查漏补缺、给予辅导。教学过程与时间分配主要教学内容及步骤备注互感现象电 位（30分钟）你知道如图所示的手机、备用电池充电器、MP4播放器等电子设备是如何充电的吗? 由一个线圈中的电流发生变化而在一个线圈中产生电磁感应现象称为互感现象，简称互感。由互感产生的感应电动势称为互感电动势 互感电动势：em2=MM称为互感系数，简称互感，单位是亨（H）2互感线圈的同名端我们把由于线圈绕向一致而产生感应电动势的极性始终保持一致的端子称为线圈的同名端,用“”或“”表示 线圈同名端判断的基本步骤: 1、 确定原磁通方向；2、 、判定穿过回路的原磁通的变化情况（根据原线圈中电流的变化）；3、 根据楞次定律再假定互感线圈闭合来确定感应电流的磁场方向；4、 根据右手螺旋法则，由感应电流的磁场方向来确定感应电流方向，从