电工实训教案6.doc

课 时 授 课 计 划专业:机电 班级: 11级中专富士康班 教师:杨细莲教学内容项目三 电容与电感任务1 电容教学方式课堂教学时数2知识目标1、掌握 什么是电容器及常见的电容器 2、理解电容的概念及定义式，了解平行板电容器的电容与哪些因素有关 3、理解 介质的击穿 4、掌握电容的 串并联 5、掌握电容的充放电教学重点与难点重点：电容的串并联与充放电难点：电容的充放电 教学内容导言: 电容器的结构、作用与影响等因素对电路有很大的影响。 复习与提问试述叠加定理、戴维南定律。二、 电容元件 1、电容的定义：一种储存电场能量的实际器件， 电容器所带电量 Q 与电容器两极板间的电压 U 的比值，称为电容器的电容，用 C 表示。 2、图形符号： 3、计算式：C=Q/U， 电容量表征导体在单位电压作用下储存电荷的能力， 是由电容器本身的性质（导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的 , 与电容器是不是带电无关。 4、单位：法拉（） 1F=10 3 =10 6 5、分类：按照介质可以分为空气电容器、纸介质电容器、银介质电容器、云母介质电容器、油介质电容器、金属介质电容器等。按照电容的容量是否可调可以分为固定电容器、可调电容器，按照电容器有无极性可以分为无极性电容器和电解电容器。 6 、平板电容器：电容器两金属片是平行平面，中间是均匀电场。 7、广义电容器：任何两个导体间都存在电容，如输电线之间，输电线与大地之间，晶体管各极之间，电机变压器绕组的匝间，绕组与机壳之间，但都较小。 8、参数 额定工作电压，若电容器的工作电压超过额定电压，将引起介质击穿，导致电容器毁坏。 标称容量 允许误差 绝缘电阻：应越大越好。 三、电容器的串联 电容的串联 1 、电量： Q=Q 1 =Q 2 =Q 3 2 、电压： U S =U 1 +U 2 +U 3 3、电容量： ，即电容器串联之后，总容量减少，这相当于电阻的并联。 4、用途：当单独一个电容器的耐牙不能满足电路要求，需并联，但应注意： 每只电容器均承受着同样的电量。 电容大的电容器分配的电压小，电容小的电容器分配的电压反而大。 例 3-1 ： 已知 C =0. （）， （），若两电容并联，问电路能否正常工作？ 解： 0.167 0.16736060 由于小承受大电压，大承受小电压，将导致击穿，继而引起 击穿。 四、电容器的并联 电容的并联 1、电量： Q=Q 1 +Q 2 +Q 3 2、电压： U S =U 1 =U 2 =U 3 3、电容量： ，即电容器并联之后，总容量增大减少，这相当于电阻的串联。 4 用途：当单独一个电容器的电容量不能满足电路要求，而耐压满足要求时，需并联，但应注意： 每只电容器均承受着外加电压。 每只电容器的耐压均应大于外电压。否则一只电容器被击穿，整个并联电路就被短路，会对电路造成危害。 五、电容器的充放电 1、电容器的充电过程 实验现象：开关置 1 ，白炽灯开始较亮，然后逐渐变暗，灯泡不亮了。电流表指针由大变小直至 0 。电压表指针由 0 逐渐增大到 U s a、电容的充放电 用万用表电阻档检测电容，可以看到电表指针向右偏转，然后慢慢向左偏转，指针偏幅度较大， C 的充电过程反映 C 的电容量大小。 b、电容的放电 实验现象：开关置 2 ，白炽灯开始较亮，然后逐渐变暗直至灭了，电流表偏转一个较大的角度，然后逐渐向零位偏转到 0 ，称为放电时间常数，放电时常数越小，放电越快。 六、电容上的电压和电流的关系： 1 公式： 2 、电容上的电压不能发生突变，常利用电容的这种特性对电路元件进行过电压保护。 3、在直流电路中电容相当于断路（开路） 七、电场能量 dw E =U C idt=U C d =CU C dU C 电容器为储能元件，不耗能。电压增加时，存储电能；电流减少时，放出电能。 例 1一电容器 C=20 F, 与一电阻 R =10, 串联后等在直流电源 U =100V 上。求（1）开关接通稳定后电容器上电压 U，（2）开关接通瞬间电路中最大电流，（3）稳定后储存在电场中能量。 解： U =100V ， I m =100/10=10A, W E = =0.1J 八、电容器的击穿 1、电介质：即电场中不导电的绝缘体，电介质中每一原子中的电子受原子核的束缚力很强，不能形成自由电子，故不能导电。 2、介质的击穿：电介质所能承受的电场强度有一定限度，当被束缚的电荷脱离了原子或分子的束缚而参加导电，就破坏了绝缘性能，这一现象称为电介质的击穿。电介质所能承受的极限电场强度称为击穿电场强度，也称绝缘强度。 3、破坏现象： 电气开关的断开 高压输电线 电机变压器绕组 4、介质击穿的避免 采用绝缘强度高的材料。 绝缘材料有一定厚度，且不含杂质，如气泡或水分。 设法使电场按要求分布，避免电力线在某些地方过于密集。 5、介质击穿后的利用： 电弧焊 日光灯 避雷器 九、电容器的作用 滤波 隔直 调谐 耦合交流 交流旁路 能量转换 小结： 电容的充放电、电流电压关系、电容器的击穿。作业：P78 （2）（4）（5）课 时 授 课 计 划专业:机电 班级: 11级中专富士康班 教师:杨细莲教学内容 任务2 电磁感应教学方式课堂教学时数2知识目标1、了解电磁场的基本知识和电感的概念 2、理解自感和互感现象 教学重点与难点自感和互感电动势的判断教学内容导言: 现实生活中电感应常常给生活带来有利和不利，对电磁感应的认识很必要。一、复习与提问 试画出3个电容并联的电路图，在什么情况下需要把电容器并联起来？试比较电容与电阻并联和串联特性。二、电场的基本概念 1 、电场：带电体周围存在电场。静止电荷形成的为静电场，电流不变化的为恒定电场，电流不断变化的为变化电场。 2、电场力：电场对场中电荷的作用力 3 、电场强度：测量电场强度的物理量 E三、磁场的基本知识 1、运动的电荷周围存在着磁场。 2、磁感应强度：表征磁场强弱的物理量叫磁感应强度。 3、磁场力 : 在磁场中受到的力叫磁场力 . F=BQV =BLI 4、电磁感应 E=BLV ， B 磁感应强度， L 导体长度， V 导体切割磁力线速度，用右手定则判别 E 的方向。 5、电动机原理：在磁场中，载流直导线受力产生运动把电能转化为机械能 6、发电机原理：在磁场中，导体切割磁力线，产生感应电动势 7、电磁关系： 带电导体周围存在电场、磁场， 磁场中，导体运动产生电场。 、磁体磁极南极，北极。顺磁物质，反磁物质，铁磁物质钢，铁磁物质的磁化，使铁磁物质产生磁性。 9、铁磁物质分类： 硬磁物质：需较强的外磁场作用才可使其磁化，不易退磁，剩磁较强，所需矫顽磁力很大。如碳刚，钴刚，多用来制造永久磁铁。软磁材料：磁导率很大，剩磁和磁力都很小，易磁化，也易去磁如硅刚片，铸铁作电动机和变压器的铁心，合金用来制造小型变压器，高精度交流仪表（灵敏继电器）。矩磁材料：弱磁场下，可被磁化并达到磁饱和。撤掉外磁场后，磁性仍然保持为磁饱和状态相同，该材料用于制作计算机存储元件的环形磁心。 四、互感线圈的同名端及互感电压的参考方向 1 、同名端的定义 一对互感线圈中，一个线圈的电流发生变化时，在本线圈中产生的自感电压与在相邻线圈中所产生的互感电压极性相同的端点称为同名端，以“ * ” , “ ” , “ ”等符号表示。 2、互感电压的参考方向 当电流的参考方向从同名端指向另一端时，互感电压的参考方向也从同名端指向另一端；反之当电流的参考方向从另一端指向同名端时，互感电压的参考方向也从另一端指向同名端。 3 、同名端的判断 （ 1 ）已知两个互感线圈绕向时 - 磁通相互增强法 步骤：在线圈 1 上假设电流 的参考方向； 用右手螺旋定则判断 所产生的磁通的方向； 把右手放在线圈 2 上，拇指指向磁通方向，四指为电流方向，标出电流 的参考方向； 、 流入的方向即为同名端。 小结：电感的概念 自感和互感现象及自感和互感电动势的判断。作业：P90 （1）（2）（3）（4）课 时 授 课 计 划专业:机电 班级: 11级中专富士康班 教师:杨细莲教学内容 任务3 电感教学方式课堂教学时数2知识目标1、掌握同名端的几种判断方法。 2、掌握互感线圈的串、并联计算 。 3、了解空心变压器。 教学重点与难点重点： 同名端的判断 难点： 具有互感的正弦电路计算教学内容导言: 通电导线会产生电磁感应，那如何储存电能呢？电线可以吗？一、复习与提问 如何用楞次定律和右手定则来来判断感应电流的方向。二、 电感器 1 构成：由导线绕制成线圈 2 分类：按照电感量是否可调可以分为固定电感、可变电感、微调电感，按照电感是否有铁心可以分为空心电感、铁心电感。 3、符号： L 4 、空心电感线圈：绕在非铁磁材料做成的骨架上的线圈 ，其中 为磁通， N 为匝数， I 为电流， L 称为电感或自感系数。5、参数：电感系数 ，额定电流 四、自感 1 自感： 2 自感电动势： ，由 推出楞次定律： ，其符号代表阻碍电流的变化或阻碍磁通的变化。 3 、自感现象： （ 1 ）如图合上开关后，灯泡 HL1 先亮，灯泡 HL2 过后才慢慢亮起来，电流表 1 立刻偏转到一个数值，而电流表 2 缓慢地偏转到一个数值。此为电感的充电过程，充电的快慢取决于充电时间常数 ， 越大，充电过程越慢。此时在电感上产生上正下负的感应电动势，阻碍电流的增大。（两个电流表的变化是缓慢向左偏转到 0 ） （ 2 ）当开关断开后。两个灯泡并不立刻熄灭，而是瞬间发出更强的光，然后才熄灭。 此为电感的放电过程，放电的快慢取决于充电时间常数越大，放电过程越慢。此时在电感上产生上负下正的感应电动势，阻碍电流的减小。 4、自感现象的利用阻碍电流的变化 （ 1 ）稳定电流 （ 2 ）产生高压日光灯电路中利用镇流器的自感现象获得点燃灯管所需的高压 （ 3 ）谐振电路，滤波器 5、自感的危害：产生高压，开关通断产生电弧 五、互感 1. 互感现象 : 如图所示表示两个有磁耦合的线圈 ( 简称耦合电感 ) ，电流 i 1 在线圈 1 和 2 中产生的磁通分别为 11 和 21 ，则 21 11 。称为互感现象。电流 i 1 称为施感电流。 11 称为线圈 1 的自感磁通， 21 称为耦合磁通或互感磁通。 2. 互感线圈：上述线圈 称为互感线圈。 3. 互感系数 : 上述系数 和 称互感系数。对线性电感 和 相等，记为 。 4 自感系数：对于线性非时变电感元件，当电流的参考方向与磁通的参考方向符合右螺旋定则时，磁链 电流 i 成正比，即 Li ，式中 L 为与时间无关的正实常数 , 即为 自感系数 。根据电磁感应定律和线圈的绕向，如果电压的参考正极性指向参考负极性的方向与产生它的磁通的参考方向符合右螺旋定则时，也就是在电压和电流关联参考方向下，则 自感磁链 : , 为自感系数 . 5 耦合系数 : 上述一个线圈的磁通交链于另一线圈的现象，称为磁耦合，用耦合系数 K 来反应其耦合程度。 ，则 （“ + ”号表示互感的增强作用；“”表示互感的削弱作用） 6 同名端：如图所示， 一对互感线圈中，一个线圈的电流发生变化时，在本线圈中产生的自感电压与在相邻线圈中所产生的互感电压极性相同的端点称为同名端，以“ * ” , “ ” , “ ”等符号表示。一般线圈绕行方向一致的端子为同名端，则方向不一致的端子为异名端。 7 应用： （ 1 ）变压器 （ 2 ）有线电话产生相互干扰，应加以避免。 六、 磁场能量 电感为 储能元件，不耗能。电流增加时，把电能变为磁场能存储；电流减少时，放出电能。 七、 电感中的电压和电流的关系 1 公式： 2 电感上的电流不能发生突变，总是阻碍电流的变化。 3 在直流电路中电感相当于短路 七、电感在电路中的应用 ： （ 1 ）通直流隔交流（ 2 ）谐振 （ 3 ）滤波作用 例 1 ： 电感线圈 L=10mH ，本身具有电阻 R