《电工技术基础与技能》教案 教学单元设计10 任务1-瞬态过程与换路定律；任务2-变压器的工作原理

教学单元设计教学单元：瞬态过程课程类型理实一体课时安排2课时教学目标知识目标能力目标教学难重点教学难点：运用换路定律求解电路的初始值RC串联电路瞬态过程中电压、电流的变化情况教学重点：运用换路定律求解电路的初始值时间常数在电气工程技术中的应用教学项目（任务）设计项目（任务）1：变瞬态过程与换路定律1课时项目（任务）2：RC串联电路的瞬态过程1课时教学反思

任务1-瞬态过程与换路定律课时安排2课时教学场所一体化实训室项目教学目标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。项目（任务）知识点1．瞬态过程。2．换路定律。3．电压、电流初始值的计算。教学方法与教学设计教学准备：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。教学过程：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1—2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：例】如图10.2电路中，已知E＝3V，白炽灯的等效电阻R＝2，开关S闭合前，电容两端电压为零。试求开关S闭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。课堂小结1．瞬态过程。2．换路定律。3．电压、电流初始值的计算。作业布置课堂练习“学习辅导与练习”同步训练10.1中的部分内容课后作业“学习辅导与练习”同步训练10.1中的部分内容

任务2-变压器的工作原理课时安排2课时教学场所一体化实训室项目教学目标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。项目（任务）知识点1．RC电路充电过程中电压、电流的变化规律。2．时间常数。3．RC电路放电过程中电压、电流的变化规律。教学方法与教学设计教学准备：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。教学过程：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：①充电电流数学表达式为：。②电阻两端的电压的数学表达式为：③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，并进行一定的练习。知识点：时间常数：时间常数以表示，＝RC。时间常数反映电容器充电速率。越大，充电速度越慢，瞬态过程越长；越小，充电速度越快，瞬态过程越短。注意：当时，，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，其数学表达式为：放电快慢由时间常数决定，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