[强化基本概念,深化电工教学] 电工的基本概念

时间：2019-04-16 03:28:19　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：在技工学校电工教学过程中，一些重要的基本知识、基本理论、基本公式、基本概念、基本定律的理解和应用往往成为学生学习的难点。不少学生对概念理解不到位、混淆不清、不会应用、解题时无从下手。如电磁基本知识中左、右手定则、楞次定律、交流电路中相位，还有变化率、变化量等等。这就要求教师在电工教学过程中，加强基本概念的讲解，运用多种方式和手段（实验、电路图、波形图、定理、定义、概念、公式），做到图文并茂，建立感性知识并升华为理性的理解，使学生对基本概念理解到位，应用自如，知其然亦知其所以然，达到深化电工教学，提高电工教学效果之目的。
　　关键词：强化　概念　深化　电工　教学
　　电工作为一门专业基础课，广泛应用于机械、机电专业的教学工作中，应用于工业、农业生产领域和人们的现实生活中。如机床的控制，面粉机、抽水机的运转及电风扇、洗衣机的运行等等。如何提高电工课的教学质量，提高学生对电工基本概念、基本知识的理解和掌握程度，是广大电工教学工作者探讨的课题。
　　受生源条件的限制，技工学校不同于大学，不能选择学生，只能从教师自身方面寻求电工教学质量和效果的提高。因此基础知识教学、基本概念强化就尤为重要。
　　学生对基本知识、基本概念的学习，皮毛的、表面的知识还可以掌握，稍一深入或形式上有所变化，学生就感到头疼、困惑和不解。教师要根据不同情况采取有针对性的教学方法，使学生理解并掌握这些内容。
　　一、电阻的连接
　　电阻的连接是电工基础知识。简单的串并联，一眼就能看得出来，学生基本可以掌握，不存在太多问题。但是只要一变形式，对图形复杂一点、一眼看不出来的内容，学生的问题就出现了。电路是如何连接的、从何入手、怎样分析、怎样计算？这时教师要强调串、并联基本概念，它们的本质区别，让学生从概念上理解和掌握电阻的串联和并联。对于电阻连接的画法，教师要多出些题目，多举些例题进行分析和讲解（注意：举例要有质量，要有针对性），并留些题目由学生自己思考、自己练习、自己完成。通过例题的讲解、学生的思考练习使该问题得以解决、强化，得以巩固和提高，如图1所示。
　　二、电与磁
　　电与磁是电工的又一基本内容，发电机、电动机、电铃等都是电与磁内容的具体应用。如电与磁的方向、左右手定则的应用、楞次定律等是学生学习的又一难题。电磁基本定律是电工的基本内容，又是重点知识，学生必须理解和掌握。教师在这一内容的讲解上要下功夫、讲求方法。左手定则主要用于通电导体在磁场中受力方向的判定（主要用于电动机转向的判定），其中电流方向、磁场方向为已知，受力方向为待定量，需要通过判定获知。右手定则主要用于感生电动势或感生电流方向的判定，其中磁场方向、导体运动方向为已知，感生电动势、感生电流的方向由判定获知。然而二者用途又不绝对。左手定则一般适用于电动机，右手定则一般适用于发电机。因电动机中也存在反电势，反电势用右手定则判定；发电机克服的主要是电磁力，电磁力方向用左手定则判定。问题的实质还是要根据已知条件、未知条件来确定左右手定则的具体应用，如图2所示。
　　楞次定律是电与磁的又一基本定律。它判断的是线圈中感生电流的方向。线圈中感生电流产生的磁场方向总是阻碍原磁场的变化。我们不妨这样理解楞次定律：当线圈中原磁通增大时，感应电流产生的磁通阻碍线圈中原磁通的增大，这时感应磁通与原磁通方向相反；当线圈中原磁通减小时，感应电流产生的磁通阻碍原磁通的减小，其方向与原来磁通方向相同。即线圈中原磁通增大时，感应磁通将阻碍其增大；原磁通减小时，感应磁通将阻碍原磁通的减小。据此，感应电动势或感应电流的方向得以判定，如图3所示。
　　三、相位、变化率
　　在交流电路中，由于涉及相位问题，使得学生学习这一内容时难度增大。要弄明白这一内容，只从定义上讲解，学生也还是知其然不知其所以然。因此，必须使学生深入了解、掌握该内容。感性电路、容性电路中电压电流间的相位关系，自己从纯电感电路、纯电容电路着手讲解这一内容。下面以纯电感电路为例讲解电压电流间的相位关系，如图4所示。
　　按图4连接电路。图中低频信号发生器频率不超过6Hz，当开关闭合后，观察直流电流表、直流电压表的指针变化，研究纯电感电路中电流与电压间的相位关系。
　　可以看出电压表指针达最大值时，电流表指针为0。当电压表为0值时，电流表指针由0值指向最大值……由此，纯电感电路中，电压、电流不同相，相位相差π／2。
　　再由公式知，线圈的自感电压与电流的变化率成正比。当电流为零值时，其变化率最大、UL最大；之后电流越来越大，其变化率越来越小、UL越来越小；当经过π／2角度时，电流变到最大值，其变化率为零、UL为零值；之后电流逐渐减小，电流的变化率逐渐增大、UL反向增大。经过这样的讲解，学生明白了纯电感电路中电流、电压达到零值、最大值、反向最大值的时刻不同，相位相差π／2角度，且电流滞后于电压π／2角度。加上前面的电路连接，电压表、电流表指针变化情况的观察，结合波形图，学生对变化率问题、相位问题的理解既有感性的又有理性的，得以升华。依次，纯电容电路中电压、电流的相位问题，感性、容性电路中的电压、电流及相位问题逐步得以解决。t时刻线圈平面与中性面的夹角(ωt+φ0)叫交流电的相位。相位、变化率问题得以解决。
　　四、基尔霍夫定律
　　基尔霍夫定律是电工又一基本内容，也是电工课教学的重点内容之一。在这一内容的教学实践中发现，这也是学生的难点之一，容易引起困惑、不解。解题时思路不清、难以下笔。探究其原因，学生根本问题出在基尔霍夫第二定律（回路电压定律）的理解和应用上。“在任一时刻，沿任一闭合回路巡行一周，所有电压降的代数和等于零”。这是回路电压定律的原内容。关键是学生对电压降、代数和的理解存在疑虑，概念不清。为此，笔者主要从这两点下功夫，进行回路电压定律的讲解。电压降，即从高到低，指电压是降低的、电位值逐渐减小，无论是电动势还是端电压，均可这样理解。电阻上压降绝不可不讲，且必须讲透。即在外电路中，沿电流方向电压是降低的；反之，电压升高。（内电路中沿电流方向电位是升高的）！这样学生恍然大悟，从迷惑中解脱出来。什么是电压降、电位升、电位降，大脑中建立了清晰的概念。如此再解释一下代数和，设电压降为正，电位升则为负。结合具体例题，列方程，如图5所示，对于回路Ⅱ：
　　这样可以使学生理解回路电压定律。再加上适当题目的针对性练习，经学生的思考、演练和教师的指点后，学生将彻底掌握该内容。基尔霍夫定律教学也告一段落。
　　电工教学效果的提高，深化电工教学，加深学生理解，掌握基本概念，利用相关定理、公式解题，分析处理电工相关问题等，是电工教师教学过程中最为关注的。教师通过对基本概念的讲解，结合实验、例题、电路图，从源头上入手，把握与其相关的知识点，讲清相关概念的区别和联系，以及它们的实质，使学生对电工基本概念的认识从感性上升到理性。拓展，发散，灵活运用，举一反三，即学到知识，又掌握学习方法。对教师来讲，达到了既授之以鱼，又授之以渔的双重效果，使得电工教学进一步深化，其效果也大为提高。
　　（作者单位：新疆铁路高级技术学校）

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