主頁 > 技術(shù)文章 > 如何探索中職電工電子中考慮線電阻的教學 2024-10-28

如何探索中職電工電子中考慮線電阻的教學

摘要：電工電子課程是中等職業(yè)學校電工電子專業(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，學習自覺性較差，缺乏興趣，缺乏動力。作為一名中職教師必須更新教學方法，增強電工電子教學的教學效果。文章從目前中職學校電工電子專業(yè)基礎(chǔ)課程在教學上普遍存在的問題出發(fā)，探討了提高對電工電子實習中考慮線電阻的教學效果的一些教學和有效方法與途徑。

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習中有廣泛的應(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，可用來制作標準電阻；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)。空氣是好的絕緣體，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�。電流表的電阻很小，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、電工電子實習中對考慮線電阻：
一個電工工作人員負責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內(nèi)容富有趣味性、探索性、適應(yīng)性和開放性，為學生在電工電子專業(yè)課中提供適當?shù)闹笇?dǎo)，通過精心設(shè)置支架，讓學生產(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)造符合當前社會的新型產(chǎn)品，推動社會的進步。

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