第十章-瞬态过程(2+4)

1、第十章 瞬态过程【课题名称】 10.1 瞬态过程与换路定律【课时安排】 1课时（45分钟）【教学目标】 1理解瞬态过程，了解瞬态过程在工程技术中的应用。 2理解换路定律，能运用换路定律求解电路的初始值。【教学重点】 重点：运用换路定律求解电路的初始值【教学难点】 难点：运用换路定律求解电路的初始值【关键点】 对于换路定律的理解【教学方法】 讲授法、谈话法、理论联系实际法、多媒体展示法、类比法【教具资源】 多媒体课件【教学过程】 一、导入新课教师可通过如图10.1所示的实验电路或结合多媒体仿真技术，向学生展示当合上开关S后三个灯的变化过程，即白炽灯EL1立刻正常发光；白炽灯EL2是逐渐变亮的，经

2、过一段时间达到与白炽灯EL1同样的亮度；白炽灯EL3闪亮一下就不亮了，为什么会出现这种现象呢？以此引出瞬态过程的概念。图10.1 实验电路二、讲授新课教学环节1：瞬态过程 教师活动：教师可通过多媒体动画或结合与学生生活密切相关的一些实际例子，如火车的启动、电动机的起动等等都需要一个过程，又如电容器的充电过程，来讲解瞬态过程的概念，帮助学生理解瞬态过程。学生活动：学生可在教师的引导启发下理解、领会瞬态过程的概念。知识点：瞬态过程：瞬态过程也叫过渡过程或暂态过程。一般地说，事物的运动和变化，通常都可以区分为稳态和瞬态两种不同的状态。凡是事物的运动和变化，从一种稳态转换到另一种新的稳态，是不可能发生

3、突变的，需要经历一定的过程（需要一定的时间），这个物理过程就叫做瞬态过程。电容器的充电过程，就是一个瞬态过程。RL电路接通直流电源时也会发生瞬态过程。引起电路瞬态的原因：引起电路瞬态过程的原因有两个，即外因和内因。电路的接通或断开、电源的变化、电路参数的变化、电路的改变等都是外因；内因即电路中必须含有储能元件。换路：引起瞬态过程的电路变化叫做换路。电路中具有电感或电容元件时，在换路后通常有一个瞬态过程。教学环节2：换路定律 教师活动：教师尽可能让学生自学或采用学生易于理解的方式讲解换路定律。学生活动：学生可在教师的指导下理解换路定律基本含义。知识点：换路定律：设为换路瞬间，而以表示换路前的终了

4、瞬间，表示换路后的初始瞬间。从到瞬间，电容元件上的电压和电感元件中的电流不能跃变，这叫做换路定律。用公式表示为换路前，如果储能元件没有储能，那么在换路的一瞬间，电容相当于短路；，电感相当于开路注意：在电路换路时，只有电感中的电流和电容上的电压不能跃变，电路中其他部分的电压和电流都可能跃变。教学环节3：电压、电流初始值的计算教师活动：教师可通过12个具体典型的例子，举例说明电压、电流初始值的计算方法与过程。学生活动：学生可在教师的引导下学习电压、电流初始值的计算方法与过程。知识点：图10.2【例】如图10.2电路中，已知E3V，白炽灯的等效电阻R2W，开关S闭合前，电容两端电压为零。试求开关S闭

5、合瞬间电路中的电流、白炽灯两端电压及C两端电压。注意：在实际工作中要特别注意电路的瞬态过程现象。它会使电路中出现过电流或过电压情况，有可能损坏电路元件或设备，但是在家用电器和广播通信设备中可以利用电路的瞬态过程来工作。三、课堂小结教师与学生一起回顾本节课的学习内容，引导学生总结如下：1瞬态过程。2换路定律。3电压、电流初始值的计算。 四、课堂练习 “学习辅导与练习”同步训练10.1中的部分内容五、课后作业“学习辅导与练习”同步训练10.1中的部分内容【课题名称】 10.2 RC串联电路的瞬态过程【课时安排】 1课时（45分钟）【教学目标】 1了解RC串联电路瞬态过程。 2理解时间常数的概念，了

6、解时间常数在电气工程技术中的应用，能解释影响其大小的因素。【教学重点】 重点：时间常数在电气工程技术中的应用【教学难点】 难点：RC串联电路瞬态过程中电压、电流的变化情况【关键点】 对于RC串联电路瞬态过程的理解【教学方法】 讲授法、谈话法、多媒体展示法【教具资源】 多媒体课件【教学过程】 一、导入新课教师可结合多媒体动画，从学生已经熟悉的电容器的充电过程和放电过程为教学的起点来展开教学，可让学生回忆并回答电容器充电与放电过程中电路中的电流、电容器两端电压的变化情况。然后可进一步让学生回答它们分别是按什么规律变化的呢？电路充放电的时间跟哪些参数有关？等等，从而引出本节课的学习内容。二、讲授新课

7、教学环节1： RC电路充电过程中电压、电流的变化规律教师活动：教师可通过分析电容器充电开始与结束时电压、电流的值作为学生学习的起点，然后直接告诉学生电压、电流是按指数规律变化的，同时给出变化的具体公式。学生活动：学生可在教师的引导启发下了解电压、电流的规律变化。知识点：电压、电流的数学表达式：充电电流数学表达式为： 。电阻两端的电压的数学表达式为：电容两端的电压的数学表达式为： ）即电流按指数规律上升，电阻两端电压也按指数规律上升，电容两端的电压按指数规律下降。教学环节2：时间常数教师活动：教师可根据这些电压、电流的变化规律解释时间常数的含义。学生活动：学生可在教师的引导下理解时间常数的含义，

8、并进行一定的练习。知识点：时间常数：时间常数以t 表示，t RC。时间常数t 反映电容器充电速率。t 越大，充电速度越慢，瞬态过程越长；t 越小，充电速度越快，瞬态过程越短。注意：当时，t 是电容器充电电压达到终值的63.2%时所用的时间。当时，可认为瞬态过程结束。教学环节3：RC电路放电过程中电压、电流的变化规律教师活动：教师可通过分析电容器放电开始与结束时电压、电流的值作为学生学习的起点，然后直接告诉学生放电时电压、电流是按指数规律变化的，同时给出变化的具体公式。学生活动：学生可在教师的引导启发下了解电压、电流的规律变化。知识点：电容器通过电阻放电的电流和电容器两端的电压都按指数变化变化，

9、其数学表达式为：放电快慢由时间常数t 决定，t 越大放电就越慢。提示：在电气工程上，通常通过改变电容器容量的大小或电阻的阻值来改变时间常数的大小。三、课堂小结教师与学生一起回顾本节课的学习内容，引导学生总结如下：1RC电路充电过程中电压、电流的变化规律。2时间常数。3RC电路放电过程中电压、电流的变化规律。 四、课堂练习 “学习辅导与练习”同步训练10.2中的部分内容五、课后作业“学习辅导与练习”同步训练10.2中的部分内容【课题名称】综合实训 MF47型万用表的组装与调试【课时安排】 4课时（180分钟）【教学目标】1能识读MF47万用表的基本电路图，了解其内部结构。2能对MF47万用表的电

10、路元器件进行识别与检测。3学会装配、调试MF47指针式万用表。【教学重点】MF47型万用表的组装与调试。【教学难点】 难点：MF47型万用表的组装【关键点】 正确识读装配图【教学方法】 实践操作法、做中学、个别辅导、讲授法【教具资源】 组装万用表所需的相关工具、仪器仪表、MF47型万用表套件【教学过程】任务一 了解基本结构与识读电路教师活动：教师可根据已组装完成的MF47型万用表实物，结合多媒体技术展示MF47型万用表的基本结构、外形及电路图，并作适当的解释和说明。学生活动：学生可在教师的指导下认识MF47型万用表的基本结构、外形，阅读电路图，以便对MF47型万用表有一个总体的感性认识。知识点

11、：MF47指针式万用表的基本组成有表头、面板、档位转换开关、测量电路板、电刷等，其内部结构如图10.3所示。本实训项目中的面板、表头、挡位转换开关、电刷旋钮、挡位牌等在套件中已经做成一体，不需要再组装。电路图主要由表头部分、直流电流测量部分、交直流电压测量部分、直流电阻测量部分、三极管放大倍数测量部分等组成。组成电路的主要元器件有：电阻、电位器、二极管、电容、分流器等。注意：电路图中电阻阻值未注明者，单位均为W，功率未注明者均为1/4W。任务二 元器件的识别与检测教师活动：教师可根据各元器件实物，结合多媒体技术展示各种元器件实物图，并作适当的解释和说明，介绍其特点和使用方法。学生活动：学生可在

12、教师的指导下认识各种元器件实物图，并学习它们的特点和使用方法。图10.3MF47指针式万用表内部结构电刷表头电路板1.5V电池9V电池转换开关背面知识点：主要元器件及检测方法： 电阻器：主要会识读其标称阻值并用万用表测量其实际阻值。二极管：二极管正负极性识别。有一条色带标志的一端为二极管的负极，另一端为二极管的正极。用万用表测量判断二极管质量。一般二极管的正向电阻较小，反向电阻较大。电位器：检测其标称阻值（指电位器的1、3两端）是否正常。判断其质量好坏。首先看旋轴转动是否平滑，然后检测，当转轴顺时针或逆时针旋转时，电位器1、2或2、3两端的阻值是否从0标称值之间连续变化。电容器：电容器正负极性

13、识别。一般长引脚为正极，短引脚为负极。另外，从电容器的外壳也可判断其正、负极性，标有“”号的一端为负极，另一端为正极。电容器质量的判别。用万用表的电阻挡“R´1k挡”或“R´10k挡”检测电容器的漏电阻，判别其质量好坏。保险丝：看其熔丝是否完好。任务三 焊接、组装与调试教师活动：教师可通过实际操作，并结合多媒体的展示，给学生做焊接、组装与调试的示范操作，并强调操作过程中的注意事项。学生活动：学生可仔细观察教师或多媒体展示的焊接、组装与调试的示范操作过程，领会各阶段操作要点，可以边观察边模仿。知识点：1焊接：焊接元器件时应注意：焊接顺序是先焊接紧贴在线路板上的元件，如电阻、二

14、极管、分流器等，再焊接高出电路板的元件，如电容、压敏电阻、电位器等。注意电阻的阻值及二极管、电解电容的正负极性。焊接分流器R28时请注意焊接位置，超过电路板平面最高不超过2mm，最低以刚好能焊接牢固为好。焊接4个输入插孔，将输入插管从焊接面（铜箔面）插入电路板下部相应插孔，并使输入插孔垂直于电路板方可焊接。焊接电位器WH1，将WH1从电路板焊接面（铜箔面）插入电路板右上角相应插孔，焊接时用烙铁尽可能快一点（不超过5秒）焊牢，时间过长会影响电位器3个铆合点的接触可靠性。焊接晶体管插座方法如下：先在元件内找出晶体管插片，6个形状一样的细长条铜片，将铜片依次插入晶体管插座（形状是长方形带6个小扁孔的

15、塑料块），上部不得超过塑料块平面，并将下部伸出部分折弯，将折弯部分紧贴在电路板左上角相应位置并焊牢。注意：晶体管插座、电位器WH1及四个输入插孔都应焊在电路板铜箔面，如图10.4所示。图10.4晶体管插座、WH1、输入插孔焊在电路板铜箔面晶体管插座电位器WH1输入插孔输入插孔注意：焊接时，应选用30W50W烙铁，焊锡量60%以上焊锡丝、松香，以确保焊接质量。表头为精密部件，严禁拆卸（I=46.2mA）。2组装：万用表的面板、表头、挡位转换开关等已做成一体，不需要再组装。焊接好电路板后，可按以下步骤进行组装。将V形电刷片放入电刷旋钮的方框内，方位是正对挡位开关旋钮的白色指示箭头。如图10.5所示。将电池夹片插入表头背面的相应插座内，1.5V正极用小夹片，1.5V负极及9V正、负极都用大夹片，并在1.5V正极到9V负极之间用短线连接焊牢。图10.5电刷片的正确放置将焊接好的电路板按规定卡在万用表的面板背面的三个卡钩上，焊接1.5V负极线、9V正极线，1.5V正极线即可焊在1.5V正夹上，也可焊在9V负夹上，表头正极线可焊在D3的负端，表头负极线可焊在R25接地端，也可在卡入电路板之前焊表头引线，分别焊在B+、B-位置。3调试在没有校试设备的情况下，可用数字万用表校准，方法如下。焊好表头引线正