单相半波整流电路教案

实验一、单相半波整流电路教案课程名称：《电子电路基础》所用教材：《电子电路基础》劳动第二版适用专业层次：中技电子技术专业所需课时数：2课时教材分析在小功率整流电路中，单相半波整流电路凭借其电路结构简单的特点广泛应用于电工电子技术中。学好本节的内容将为后续课程内容单相全波整流电路、单相桥式整流电路、倍压整流电路打下良好的基础；同时也是教材前面半导体二极管知识的一个重要应用，所以本节内容在顺序安排上起到了承上启下的作用。本节主要介绍了单相半波整流电路的结构、工作原理以及负载电压和电流，在讲授时教师应吃透教材，深入浅出，利用实验现象、挂图形像直观地帮助学生掌握本节知识，并设计问题给学生以启迪。学生分析电子电路理论普遍具有抽象性，而我们中职类学生基础较薄弱，所以中技生在学习基础理论的过程就较吃力，针对这一特点，本人直接通过实验的方法，利用直观现象来激发学生的学习兴趣，集中学生的听课注意力。在讲授本节内容时，本人在课堂上亲自演示用示波器测量单相半波整流电路的输入输出波形，学生可直观波形，对比波形来理解整流的作用和目的。另外结合整流电路应用于日常生活的电器（例如手机、MP3的充电器）来激发学生的学习整流电路的兴趣；在讲授整流原理时进行讲练结合，用任务驱动法展开教学。整个教学过程中应充分利用插图并通过教师的示范及学生亲自动手分析等，使学生逐步掌握分析电路的技能．要注意教给学生分析电路的方法，提高演示实验的可见度。在演示实验时最好边讲解，边操作．教师的演示将对学生起示范作用，因此要注意操作的规范性。教学目标与价值观情感目标：利用实物展示、挂图和演示实验现象来引导学生理解整流的概念和作用，激发学生的兴趣，促进教育学的配合。能力目标：帮助学生掌握单相半波整流电路的结构、工作原理及负载电压和电流的计算。价值观：培养学生分析和检修整流电路故障的能力。教学重点和难点单相半波整流电路的工作原理分析，输出电压极性和波形分析及负载直流电压电流的计算。课前教具准备1N4007小功率整流二极管一只、手机充电器及其配套锂电池、示波器和事先制作好的单相半波整流电路、挂图2张教学方法实物展示法、实验演示法、讲练结合法、启发诱导法教学活动一：复习提问（约3分钟）（1）：教师拿出一个1N4007的小功率整流二极管复习半导体二极管的结构与符号。（2）：提问二极管的单向导电性并请同学们画出二极管的正、反向偏置电压的电路图。二：导入新课（约10分钟）（一）：师生互动环节（教师展示手机充电器对锂电池充电过程）师：同学们我们现在使用的手机锂电池的低压直流电能是从哪里得来的呢？生：是手机充电器供给的（学生异口同声的回答）师：是的。充电器直接引入的是市电220V,50Hz的交流电能，而手机锂电池需要存储的是低压直流电能，那么请同学们思考下充电器&如何给锂电池充电的呢？生：先降压后变换（少数学生能回答）师：对了。所以今天这两堂课我们就要一起来学习如何将电网中220V、50Hz的交流电能变换成脉动的低压直流电能单相半波整流电路（板书）（-）：教师演示实验环节教师将准备好的单相半波整流电路接入220V电网中，用示波器分别测量整流电路降压后的输入交流电的波形和输出低压直流电的波形，让学生观察实验现象，比较输入低压交流电和输出低压直流电波形的变化，从而来理解单相半波整流电路的功能。（板书）整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。（板图）交流电压r,-*卓相半被整流电路三：进行授课（约71分钟）（一）：单相半波整流电路的结构与工作原理（板书）（约43分钟）教师提示：“单相”一词是指输入整流电路的交流电是单相交流电。而“半波”一词同学们可在下面讲授的半波整流原理中自己总结，到时老师请同学们回答。（任务驱动法教学可集中学生的听课注意力）1：电路结构组成（板书）（板图）分析各元器件的作用：(1)电源变压器T：将220V交流电压变换为整流电路所要求的低压交流电压值。(2)：整流二极管V：利用二极管的单相导电性进行整流。(5)：负载Rjj是某一个具体的电子电路或其它性质的负载。2:工作原理(板书)教师引导：输入整流电路的交流电压来自于电源变压器的二次绕组输出端，在分析整流原理时应将交流电压分成正、负半周两种情况来考虑。另外为了分析方便，变压器T应假设为无损耗的理想元件，整流二极管V应为理想二极管，负载为纯电阻性负载。(1)：单相半波整流电路的整流原理(板书)整流过程的核心就是利用整流二极管的单向导电性。(挂图)注：图中的灯只是用来检验整流二极管的导通与截止的情况，在实际电路中人眼时看灯灭的情况，在这里目的是让学生更好地理解整流二极管截止的现象。V加反向偏置电压截止示意图（2）:V导通时的电流回路分析（板书）（挂图）教师提问：①：上面分析了半波整流电路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。（请学生回答）②：若在上面图中把整流二极管V极性对调后整理电路的原理又怎样分析呢？（给1分钟时间学生自行分析后再讲解，起到了举一反三的作用）探究活动：通过整流二级管导通时电流的分析，可以进一步理解整流电路的工作原理，同时有利于整流电路的故障分析和检修。在整流电路回路中任意一个点出现开路故障都将造成无电流输出。（设置几个开路和短路故障，要求学生分析和排除故障现象，提高学生解决实际问题的能力。）（3）：输出电压极性与电压电流波形分析（板书）（板图）

I”I”设变压器：次级绕组电压为:u（t）=%；2Usin3122分析内容：整流电路输出电流由上而下流过负载RL，在RL上的压降为输出电压UL,因为输出电压为单向脉动的直流电压，所以它有正负极性，在RL上输出上正下负的电压。探究活动：将整流二极管V极性对调后输出电压极性与电压电流的波形又是怎样呢？（学生自行分析）（二）：负载电压、电流计算与整流二极管的选取（板书）（约28分钟）1：负载电压电流计算（板书）由输出电压极性与电压电流波形分析可知，负载所得半波整流电压虽然方向不变，但大小总是随时间变化，数学理论可证明输出直流电压UL为一个周期内电压的平均值（半1〜波整流电压的平均值是交流电压峰值的一倍）即：冗输出电压：U输出电压：U2二—Uoa2冗20-45U2（板书）UUIJ输出电流：/=3L=0-45-2（板书）TOC\o"1-5"\h\zLRRLL2:整流二极管的选取在电路图中分析可知整流二及管截止时所承受的最高反向电压为u2的峰值即:U=2JU，整流二极管在正向导通时最大的整流电流I应大于负载电流I，可见选RM2OML用整流二极管应：I>I（板书）OMLU>”2U（板书）RM23:讲解例题(教材P193例题1)通过例题讲解可以帮助学生掌握选用整流二极管的方法。四：课堂小结(约6分钟)(1)：单相半波整流电路广泛应用于电工电子技术中，其整流的原理是利用二极管的单向导电性。(2)：由于半波整流电路所采用元器件较少，所构成的电路简单、成本低，但从输出电压的波形图上可以看出输出的直流电压低、脉动大，变压器一半的时间未利用，所以效率较低，只适用于对脉动要求不高的场合。(可引导学生小结)(3)：在选用整流二极管时应重点考虑最大的整流电流和最高的反向工作电压。五：板书板图设计单相半波整流电路整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。、・八二/八以—―f腺动直流电压交流电压尸——单相半波整流电路——%II0(-):单相半整流电路的结构与工作原理1:电路结构组成2:工作原理(1)：单相半波整流电路的整流原理(挂图)

丫加正向偏置电压导通示意图（挂图）（2）:V导通时的电流回路分析（3）：输出电压极性与电压电流波形分析（二）：负载电压、电流计算与整流二极管的选取1：负载电压电流计算♦2八，一输出电压：U2二—U。a0•45U,2兀22输出电流:/==0-45幺RRLL2:整流二极管的选取I八>IOMLU><2URM2单相桥式整流滤波电路教案我在给12级汽修班讲解整流滤波电路时，发现同学们不太理解工作原理。刚开始是这样讲的：压）大小和方向随时间不断变化。.讲交流转变成直流的过程。为了简化讨论，先不考虑电压的大小，只考虑方向，那么可以将交流电分成正负两个半周：正半周（下正下负）和负半周（下正上负）。先讨论正半周（上正下负），此时会产生一个下图中红色线条所示电流。

负载电流方向：从上到下；电压方向：上正下负。再讨论负半周，即下正上负。此时会产生下图中绿色线条所示的电流。负载电流方向：从上到下；电压方向：上正下负。整流电路小结：不管是正半周（上正下负）还是负半周（下正上负），负载电流都是从上往下，电压方向都是上正下负。即：输入的是交流电，负载得到的却是直流电。完成了从交流到直流的转变。接下来讨论大小。我们知道二极管的管压降是0.7V。也就是说，二极管只在要导通，其管压降（两端电压）一直是0.7丫，跟电流大小没有关系。也就是说，只要在输入电压的基础上减去两只二极管的管压降就是输出电压。于是就可以根据输入电压波形画出输出电压波形。波形如下：

整流电路结论：综合以上分析，我们可以得出，当AB端输入正弦交流电（Ui所示）时，OX上就会得到脉动的直流输出电压（Uo所示）。电压（电流）的方向不变（从上到下），大小在变（脉动直流）。单相桥式整流电路的工作原理，如果用一句话来总结，那就是：两两成对，交替导通。.接下来讲滤波电路。滤波电路的作用：把输出电压变得更加平滑。因为整流之后的输出电压波动很大，很多设备不能使用。滤波电路的分类：电容滤波、电感滤波、组合滤波。工程中，用得最多的是电容滤波。因为电容滤波电路简单，成本低，效果好；不好的是给整流二极管带来很大的冲击电流，还会产生高次谐波，对电网有较大影响。电感滤波体积大、成本高（需要用铜或铝做成线圈），多用于大电流场合。组合滤波多用于要求较高的场合。电感滤波之后，往往会加一个电容，电感和电容就组成了组合滤波电路，当然还有电阻与电容组合而成的滤波电路。画出电容滤波电路:

电容滤波工作原理：一种是教材上的解释，电容可以把直流隔断，又可以让交流通过（隔直通交）。整流之后的脉动直流既有直流成分，又有交流成分。电容的作用就是保留直流成分，把交流成分滤掉（交流通过电容返回电源）。这样一来，就只剩直流了。另一种解释是，电容是储能元件。当输入电压高时，输入不光给负载供电，还给电容充电，这时电容上储存有相当的电能，当输入电压由高转低，电容就给负载放电。当输入电压又升高后，又给电容充电。如此周而复始，在负载上就得到了比原来高且平滑的电压。工作原理示意图如下：经过滤波后的波形如下图所示:

上述波形中，弯曲的部分是输入给电容充电（当然此时输入还给负载供电），直线部分是电容给负载放电。波形的平滑程度取决于R与C的乘积。R与C的乘积越大，波形就越平滑；R与C的乘积越小，波谷就越深。.总结：经过上面的讲述，同学们对整流有一定的认识，但是理解不透彻；对滤波就是稍微有点概念，对工作原理理解不了。反思：面对同学们的困惑，我向同一教研组的其他老师请教，他们也想不出好的讲解方法来。我又到网上搜索相关的教案、视频、动画等资料，发现大同小异，跟我讲的大体相当。.后来我想起同学们在听整流时，对为什么会产生图中折线电流表示不理解。于是我在下一个班讲解为什么会出现折线所示电流时换成另外一种讲法。.按电流方向往下走。电流从正极A出发。这时有两个方向，流过哪些只二极管呢？流过D4不可能（电流方向与二极管方向相反），只能从D1流过。

这时也有两个方向，可从D2流过不可能（电流方向与二极管方向相反），只能经X流过电阻R1。这时又有两个方向，从D3流过还从D4过呢？把各点电压标上去，就一目了然。假设某一时刻AB间的电压为12V。令B点电压为0V，则A点电压为12V。因为二极，D3的阳极电压是0.7V。电流是不能从低电压低的地方流向电压高的地方，所以只能从D3流过。同理，电流到达D3阴极后，也不能经D2流过，只能回到电源负极B。电流流向如下图所示：+再把图中二极管移动一下位置，得到下图。同理，当交流电下正上负时，可以得到如下图所示电流:再做一下变形，即可得到。经过如此讲述，同学们对于折线所示电流有了较为清晰的认识。.接下来说说对滤波电路讲解所做的改变。同学们对于滤波本身没有太多的认识，因此我举一个关于水电站例子说明滤波的作用。这是一座水电站示意图。水库的上游有很多条河流，把水流到水库储存起来。大坝下游装有发电机。上游河流的水流是不稳定的，时大时小。造成水流不稳定的因素有很多，比如季节变化、天气原因、农田灌溉、蓄洪泄洪等。而大坝下游的发电机却要求供水非常稳定，要不然发出的电时高时低，用起来很不方便。把上游河流的水流比如成整流之后输出的电流是恰当的：方向不变，大小时刻在变。而供给发电机的水流却要求非常稳定，就好比滤波之后的电压。解决这个问题的办法，就是在中间建一个水库。当上游戏河流水流大的时候，上游河流的水不光给发电机供水，还把多余的水储存在水库里，当上游河流水流较小的时候，水库就放出一部分水供给发电机，保证供给发电机的水流稳定。此处水库的作用就相当于整流滤波电路中的电容：当输