交直流电路变换与连接

1、· 学习任务三 交直流电路变换与连接学 习 目 标 知识目标（1）理解电感、电容的电路特性。（2）加深理解波形的变换过程。 技能目标（1）掌握电感、电容的简单测试。（2）初步掌握利用元件特性变换波形的方法。（3）掌握三端稳压的应用 素质目标（1）规范课堂6S管理。（2）养成团队协作的好习惯。（3）养成独立思考问题的好习惯。建议完成本学习任务的时间为6课时。 学习任务导入电路中除了电阻外，还有电感和电容两种常用元件，三种元件组合在一起可以组成特定的电路实现波形的变换作用。一辆马自达6轿车大灯改氙气灯之后发现开灯瞬间音响自动重启，该怎样解决？学习内容电容器的充放电原理交直流电路变换与连接

2、什么是电感，电感有何作用什么是电容，电容有何作用什么是滤波电路滤波电路的结构和组成元器件交直流电路变换的波形分析获取信息 引导问题1 什么是电感？当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。我们把这种电流与线圈的相互作用关系称其为电的感抗，也就是电感，单位是“亨利”（H），利用此性质制成的元件我们称为电感元件。电感器是用漆包线、纱包线或塑皮线等在绝缘骨架或磁芯、铁芯上绕制成的一组串联的同轴线匝，它在电路中用字母"L"表示，图4-28是其电路图形符号，图4-29是实物图。 图4-28 常见电感电路符号图4-29 常见电感实物图引导问

3、题2 电感器有何作用？电感器的主要作用是对交流信号进行隔离、滤波或与电容器、电阻器等组成谐振电路。我们知道，电生磁、磁生电，两者相辅相成，总是随同发生。当一根导线中拥有恒定电流流过时，总会在导线四周激起恒定的磁场。当我们把这根导线都弯曲成为螺旋线圈时，应用中学学过的电磁感应定律，我们就能断定，螺旋线圈中发生了磁场。假如我们将这个螺旋线圈放在某个电流回路中，当这个回路中的直流电变化时，电感中的磁场也应该会发生变化，变化的磁场会带来变化的“新电流”，由电磁感应定律，这个“新电流”一定和原来的直流电方向相反，从而在短时刻内关于直流电的变化构成一定的抵抗力。只是，一旦变化完成，电流稳固上去，磁场也不再

4、变化，便不再有任何障碍发生。 引导问题3 什么是变压器？变压器有何作用？变压器是利用电感器的电磁感应原理制成的部件。在电路中用字母“T”表示，如图4-30所示。图4-30 变压器原理图变压器的作用：变压器是利用其一次（原）、二次（副）绕组之间圈数（匝数）比的不同来改变电压比或电流比，实现电能或信号的传输与分配。其主要有降低交流电压、提升交流电压、信号耦合、变换阻抗、隔离等作用。什么是电压比：变压器的电压比n与一次、二次绕组的匝数和电压之间的关系如下：n=（式中N1为变压器一次（初级）绕组，N2为二次（次级）绕组，V1为一次绕组两端的电压，V2是二次绕组两端的电压。）升压变压器的电压比n小于1；

5、降压变压器的电压比n大于1；隔离变压器的电压比等于1。汽车发动机点火线圈采用的是升压方式，把低压直流电变成高压电击穿火花塞进行点火。引导问题4 什么是电容？电容是两个金属电极中间夹一层绝缘材料（介质）构成的元件，它是一种储存电能的元件。电容（或称电容量）是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。定义式：C=Q/U。电容器从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把水装进去，也可以把水放出来）。电容器电路符号如图4-31所示，用字母C表示。在国际制单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F,常用的电容单位有毫法（

6、mF）、微法（F）、纳法（nF）和皮法（pF）等，换算关系是： 1F= 1000mF=1000000F1F= 1000nF= 1000000pF图4-31 常见电容电路符号引导问题5 电容器的充放电特性是怎样的？电容器的充放电特性：如图4-32所示，当开关在a位置时，外部电源接入电容器，电荷由电源转移到电容器，电容器极板间建立起电压，积蓄起电能，这个过程称为电容器的充电，充好电的电容器两端有一定的电压；当开关在b位置时，电容器储存的电荷向电路释放的过程，称为电容器的放电，如图充电和放电是逆过程。图4-32 电容器充放电电路原理图引导问题6 电容在电路中有何作用？在电子电路中，电容器用来通过交流

7、而阻隔直流，那么交流电为什么能够通过电容器呢？我们先来看看交流电的特点，交流电不仅方向往复交变，它的大小也在按规律变化。电容器接在交流电源上，电容器连续地充电、放电，电路中就会流过与交流电变化规律一致（相位不同）的充电电流和放电电流。小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用，而且还有一个特点，一般1F以上的电容均为电解电容，而1F以下的电容多为瓷片电容，当然也有其他的，比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。电解电容有个铝壳，里面充满了电解质，并引出两个电极，作为正（+）、负（-）极，与其它电容器不同，它们在电路中的极性不能接错，

8、而其他电容则没有极性。下图4-33为几种常见的电容器。图4-33 几种常见的电容器引导问题7 什么是滤波电路？滤波电路常用于稳定整流电压，滤去电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。图4-34 滤波电路制定计划各小组成员制定实施本次实训任务的具体步骤、操作方法，预期效果。步骤内容12345做出决策教师根据学生提交的计划进行审核评价，如果不通过则由教师提出整改意见，通过之后每小组根据本小组制定的计划实施任务。小组评价12345实施计划 一、任务准备引导问题8 完成本次学习任务需要准备哪些积木、器材？积木连线

9、实训板万用表可调锂电池模块组合电容板发电机实训板大容量电解电容板电容充放电实训板基本振荡电路板电压电流表积木板基本LC谐振电路板连接导线二、任务要求1 教学组织 分组实训:全班_人，每_人一组，分为_组，_套实训器材，每组小组长一名。2 职责分工 教师职责：课堂纪律与安全管理、实训器材管理、指导与巡查。学生职责：班长协助教师对班级全面管理与监控、学习委员负责器材管理和检查、团委书记负责安全与纪律及素质评价、副班长负责收集和反馈学生意见，实训小组长负责指导组内学习和交流。3 6S要求：安全 整理 整顿 清洁 清扫 素养 三、任务步骤步骤一 实训积木板的认识及检查步骤图示任务内容完成情况1检查固定

10、电压输出、可调电压输出、电压显示是否正常。是否2波动万用表档位开关，检查功能、液晶显示是否正常。是否3读识各个电容标示，检查外观有无异常。是否4读识大容量电解电容标示，检查外观有无异常。是否续上表5检查电机与发电机传动机构有无卡死。是否6读识积木板原理图与接线端子，检查各实物外观有无异常。是否7观察面板标示，按下电源开关，检查液晶显示是否正常。是否8读识积木板原理图与接线端子，检查各实物外观有无异常是否9读识积木板原理图与接线端子，检查各实物外观有无异常是否步骤二 电容器的测量步骤图 示工作页1大电解电容的测量：使用万用表欧姆档测量电容，大电解电容由于容量大，充电过程很长，所以测量阻值变化时间

11、_ _，短路电容器重新测量，结果_，此现象说明_。2电解电容的测量：使用万用表欧姆档测量，电容小电解电容由于容量比较小，充电过程比较长，所以测量阻值变化时间_；，短路电容器重新测量，结果_，此现象说明_。3无极性电容的测量：使用万用表欧姆档测量电容，无极性电容由于容量很小，充电过程很端，所以测量阻值变化时间_；，短路电容器重新测量，结果_,此现象说明_。步骤三 电容器充放电特性实训步骤图 示工作页1读识电路原理图，当开关拨向下端时电容器处于充电状态，调节电位器可以改变充电电流；当开关拨向上端时电容器处于放电状态，电流流经LED。2用连接导线按照积木连接示意图连接成完整电路，注意连接前先关闭电源

12、开关。3检查无误后接通电源，先把开关拨向下端，此时电容器处于_状态，电容两端电压的变化情况：_，电流表的变化情况_；调节电位器，观察电表的变化情况。此现象说明电容器充电过程是把电荷转移到电容器，充电快慢跟充电电流有关，且电容器两端的电压不能突变4把开关拨向上端，此时电容器处于_状态，LED的亮度变化_；电压表的变化_；电流表的变化_，此现象说明电容器放电过程是原先电容器存储的电荷转移到外部，被负载所消耗，消耗的速度跟负载的功率有关。要是把开关往复往左右拨，会出现什么现象？步骤四 电感线圈特性实训步骤图示工作页1读识电路原理图，电感线圈和灯泡是_联接。按照示意图连接好积木电路，在开关闭合的一瞬间

13、，灯泡会_ _，说明电感线圈对电流有阻碍作用，阻碍过程是_ _；2读识电路原理图， 电感线圈和灯泡是_联接。连接好如图所示电路，通电之后当开关断开的一瞬间，灯泡会_，同样说明电感线圈对电流有阻碍作用，这种过程是_；同时也说明电感线圈是一种储能元件。步骤五 振荡电路特性实训步骤图 示工作页1读识基本LC谐振电路特点，当开关拨向左端时，电阻和电容_联接，接通电源后，电容器_；当开关拨向右端时，电容器和电感_联接，产生高频振荡。知识链接：LC振荡电路，是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号。LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能

14、都会有一个最大最小值，也就有了振荡。不过这只是理想情况，实际上所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，要么泄漏出外部，能量会不断减小，直至能量耗尽。2接入电源与示波表，调节示波表参数。接通电源后，开关先拨向左端，向电容器充电，然后开关拨向右端，观察波形。注意：由于振荡时间较短，波形持续时间很短。3读识基本振荡电路原理：利用继电器线圈与电容器组成串联谐振，通过开关接入电容器改变电容从而改变振荡频率。4接通电源，先断开接入电容器，继电器线圈与自身触点产生振荡，振荡频率较慢，依次接入电容器振荡频率明显变快。检查控制检查项目结果或数据检查项目结果或数据检查项目结果或数据连线是否规范是否认真观察实训现象是否单独完成工作页是否出现异常现象测量数据是否准确是否严格执行6S管理评价反馈 一、自我评价在知识与技能方面的收获：掌握的程度牢固掌握基本掌握模糊不清能够说明电感线圈的结构并简单测量能够说明变压器的原理并简单测量能够说明电容器的原理并简单测量能够简要分析电感线圈电路的特性能够简要分析电容器的充放电特性能够说明电容电感滤波电路的连接及波形特点能够说明谐振电路的特点希望自我改进的地方希望老师改