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如何探索中職電工電子中考慮線電阻的教學(xué)

摘要:電工電子課程是中等職業(yè)學(xué)校電工電子專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,涉及機械、電子類的專業(yè)都要開設(shè)這門課程。其理論性、實踐性都很強,特別是隨著高新技術(shù)的應(yīng)用,各行各業(yè)都離不開電工電子類產(chǎn)品的技術(shù)和應(yīng)用。而在中職學(xué)校,其課程內(nèi)容多,課時緊。中職生文化基礎(chǔ)薄弱,綜合素質(zhì)普遍較低,學(xué)習(xí)自覺性較差,缺乏興趣,缺乏動力。作為一名中職教師必須更新教學(xué)方法,增強電工電子教學(xué)的教學(xué)效果。文章從目前中職學(xué)校電工電子專業(yè)基礎(chǔ)課程在教學(xué)上普遍存在的問題出發(fā),探討了提高對電工電子實習(xí)中考慮線電阻的教學(xué)效果的一些教學(xué)和有效方法與途徑。

一、電工電子專業(yè)教材分析:
     1、怎樣理解導(dǎo)體的電阻:
     電阻是導(dǎo)體對電流的阻礙作用,比較不同導(dǎo)體(兩個用電器,兩根電阻線)電阻大小可以在它們兩端加上相同的電壓,通過比較它們的電流大小來進行判斷,通過的電流大表明導(dǎo)體對電流的阻礙作用小,即電阻小。大量實驗事實表明,導(dǎo)體的電阻大小跟導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料和溫度都有關(guān),由于長度、橫截面積、材料和溫度都是導(dǎo)體本身的情況,所以電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)。一個導(dǎo)體的形狀、大小、組成材料確定,在一定的溫度下,它的電阻是一定的,與這段導(dǎo)體兩端是否有電壓及電壓大小、是否有電流及電流大小均無關(guān)。那種認為電流為零時導(dǎo)體對電流沒有阻礙作用因而電阻為零的說法是錯誤的。
由于導(dǎo)體的電阻與長度、橫截面積、材料和溫度都有關(guān)。是由四個因素共同決定的,所以不能單憑一個或其中幾個因素來判斷它的大小,不能認為長度大電阻就大、銅導(dǎo)線的電阻一定小等。
     2、關(guān)于決定電阻大小的因素的研究方法:
       由于導(dǎo)體的電阻跟長度、橫截面積、材料和溫度等多個因素有關(guān),因此在研究電阻與其中一個因素的關(guān)系時,必須保持其他因素不變,例如,研究電阻大小與長度的關(guān)系時,應(yīng)使材料、橫截面積和溫度保持不變,只改變導(dǎo)體的長度,比較不同長度,比較不同長度的導(dǎo)體在相同電壓時的電流大小得出電阻大小與長度的關(guān)系,然后用相同的方法得出與橫截面積、材料和溫度的關(guān)系,這種方法叫做控制變量法,是科學(xué)實驗中探索幾個物理量之間相互關(guān)系時常用的一種方法,在生活方面和物理學(xué)習(xí)中有廣泛的應(yīng)用。
    3、電阻大小與溫度的關(guān)系:
       大多數(shù)金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大,對于常見金屬,溫度每升高1℃,電阻值的變化約在1/1000到6/1000之間。所以在溫度變化不大時,導(dǎo)體的電阻值變化很小,可忽略不計。而白熾燈燈絲正常發(fā)光時與不發(fā)光時相比,溫度變化很大,因而電阻值變化也很大。例如“220V 100W”燈泡的燈絲在室溫下電阻約為30Ω,正常發(fā)光時電阻可達484Ω,是不發(fā)光時的十幾倍,這時就不能不考慮溫度對電阻的影響了。
某些合金材料(如錳銅、康銅等)的電阻值,受溫度變化的影響很小,可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻;少數(shù)物質(zhì),如碳、半導(dǎo)體材料等,其電阻值會隨溫度的升高而減小,特別是半導(dǎo)體材料,對溫度的反應(yīng)很靈敏,人們把這種特性叫做熱敏特性。
當(dāng)溫度降低到-273℃附近時,某些材料的電阻忽然減小為零的現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。處于這種狀態(tài)的物體叫超導(dǎo)體,關(guān)于超導(dǎo)材料及其應(yīng)用的研究是現(xiàn)代物理學(xué)中很活躍的領(lǐng)域。
    4、導(dǎo)體與絕緣體:
      導(dǎo)體是容易導(dǎo)電的物體,絕緣體是不容易導(dǎo)電的物體,其實導(dǎo)體與絕緣體之間并沒絕對的界限,在潮濕、高溫、高壓等條件下,絕緣體可以轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體,例如玻璃、膠木等經(jīng)高溫灼燒后,可造成絕緣破壞,變?yōu)閷?dǎo)體,引起漏電甚至火災(zāi)?諝馐呛玫慕^緣體,但夏天打雷閃電時,兩塊云之間的空氣被高壓“擊穿”變成導(dǎo)體。再如,純水是絕緣體,但在水中摻有雜質(zhì)后,它就能導(dǎo)電了,受潮的木材會導(dǎo)電就是這個原因。而鋁是導(dǎo)體,鋁的表面生成的氧化鋁卻是絕緣體。
     5、幾個特殊值:
    
電工電子實驗室用的連接導(dǎo)線的電阻很小,常用的1m長的銅導(dǎo)線,阻值小于百分之幾歐,通?梢院雎圆挥嫛k娏鞅淼碾娮韬苄,近似情況下可看作等于零。電壓表的電阻很大,近似情況下可看作無限大。人體的電阻約為幾十千歐至幾千千歐。了解這些特殊的電阻值,對分析電路結(jié)構(gòu)和解答某些實際問題時會有幫助。
對的界限,了解半導(dǎo)體的知識。
二、電工電子實習(xí)中對考慮線電阻:
一個電工工作人員負責(zé)一條冷軋廠連退線的裝配和配合設(shè)計院調(diào)試,在現(xiàn)場調(diào)試急停按鈕的電氣控制線路時,發(fā)現(xiàn)問題:
急?刂频睦^電器指示燈均正常工作,但是部分觸電不能閉合。

電工電氣設(shè)備說明:
在整條生產(chǎn)線所有操作箱、柜、臺均有急停按鈕,有些按鈕是只給本地PLC一個信號,還有一些需要2組點 ,一組給本地PLC模塊,一組給遠程電氣連接點,該組電氣連接點最后控制12個并聯(lián)的繼電器(控制控制點)。

電工電氣設(shè)備分析:
1、繼電器觸電線有沒有接對;(檢測繼電器各個觸電外接線是否正確。)
方法:用導(dǎo)線短接繼電器觸電,用電腦檢測師傅有信號;測試結(jié)果:接線無誤。(現(xiàn)場繼電器均沒有強制功能,無法手動強制繼電器)
2、部分繼電器損壞;
①去掉部分“故障”繼電器,抽檢2個,將線圈接DC24V電源,然后用萬用表檢測觸電,結(jié)果:正常;
②在處理①的過程中,電腦檢測到原來未吸合的點有部分吸合,然后將12個繼電器頭全部拔掉,一個一個地安裝,發(fā)現(xiàn)安裝到大概第8個(記不太清楚了)的時候開始出現(xiàn)“故障”,繼電器指示燈亮,觸點未吸合;(當(dāng)時頭都大了)
③(由②的測試思考,繼電器指示燈只需要2V左右就可以點亮,而線圈吸合所用電壓是遠大于2V的,所以推測是繼電器線圈電壓不足)用萬用表測量線圈電壓。將所有繼電器拔掉,測試線圈電壓為DC22V多(22.5),之后每安裝一個繼電器,繼電器線圈電壓就會向下降,直至12個繼電器全部安裝完,線圈電壓已經(jīng)降至DC14V左右,由此可見并聯(lián)后繼電器電阻減小到可以和電阻相比了。(后來,測試單個繼電器線圈電阻約為600歐姆,12個并聯(lián)計算約為56歐姆,測量現(xiàn)場線電阻約為28歐姆,大約計算為:線圈電壓U=22.5*(55/83)=14.9,這樣線電阻分壓太大。
結(jié)論:原因為現(xiàn)場電線走線太長,造成線電阻過大,同時繼電器并聯(lián)致使負載電阻減小,導(dǎo)致負載分壓不足引起的;(實際現(xiàn)場用的為1.5平方銅線,1千多米不到2千)

電工電氣設(shè)備解決:
將12個繼電器分配成2組,前6個一組,在利用第6個繼電器上的空觸點加DC24V電源控制后面6個繼電器工作。這樣前一組繼電器線圈的電壓約為DC18V,后一組為DC23.7V。一切工作正常。
三、結(jié)束語:
     綜合上述觀點,利用生活情景來作教學(xué)內(nèi)容富有趣味性、探索性、適應(yīng)性和開放性,為學(xué)生在
電工電子專業(yè)課中提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo),通過精心設(shè)置支架,讓學(xué)生產(chǎn)生認知困惑,引起反思,形成必要的認知沖突,從而促成對新知識的建構(gòu)。
21世紀的社會是人才競爭的社會,是科技競爭的社會,要想提高國家的綜合國力,就應(yīng)該不斷與時俱進,開拓進取,專研先進的
電工電子專業(yè)技術(shù),將其運用到各行各業(yè),發(fā)揮它的優(yōu)勢,為生產(chǎn)、生活貢獻力量。與此同時,還要培養(yǎng)專業(yè)的電工電子技術(shù)的人才,讓他們更多更好地去發(fā)明創(chuàng)造符合當(dāng)前社會的新型產(chǎn)品,推動社會的進步。

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