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

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(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及機(jī)械、電子類(lèi)的專(zhuān)業(yè)都要開(kāi)設(shè)這門(mén)課程。其理論性、實(shí)踐性都很強(qiáng)，特別是隨著高新技術(shù)的應(yīng)用，各行各業(yè)都離不開(kāi)電工電子類(lèi)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(shí)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(jué)性較差，缺乏興趣，缺乏動(dòng)力。作為一名中職教師必須更新教學(xué)方法，增強(qiáng)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(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程在教學(xué)上普遍存在的問(wèn)題出發(fā)，探討了提高對(duì)電工電子實(shí)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(zhuān)業(yè)教材分析：
     1、怎樣理解導(dǎo)體的電阻：
     電阻是導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，比較不同導(dǎo)體（兩個(gè)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(guò)比較它們的電流大小來(lái)進(jìn)行判斷，通過(guò)的電流大表明導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用小，即電阻小。大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，導(dǎo)體的電阻大小跟導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料和溫度都有關(guān)，由于長(zhǎng)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(gè)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(wú)關(guān)。那種認(rèn)為電流為零時(shí)導(dǎo)體對(duì)電流沒(méi)有阻礙作用因而電阻為零的說(shuō)法是錯(cuò)誤的。
由于導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度、橫截面積、材料和溫度都有關(guān)。是由四個(gè)因素共同決定的，所以不能單憑一個(gè)或其中幾個(gè)因素來(lái)判斷它的大小，不能認(rèn)為長(zhǎng)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(zhǎng)度、橫截面積、材料和溫度等多個(gè)因素有關(guān)，因此在研究電阻與其中一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，必須保持其他因素不變，例如，研究電阻大小與長(zhǎng)度的關(guān)系時(shí)，應(yīng)使材料、橫截面積和溫度保持不變，只改變導(dǎo)體的長(zhǎng)度，比較不同長(zhǎng)度，比較不同長(zhǎng)度的導(dǎo)體在相同電壓時(shí)的電流大小得出電阻大小與長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)中探索幾個(gè)物理量之間相互關(guān)系時(shí)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(duì)于常見(jiàn)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(shí)，導(dǎo)體的電阻值變化很小，可忽略不計(jì)。而白熾燈燈絲正常發(fā)光時(shí)與不發(fā)光時(shí)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(shí)電阻可達(dá)484Ω，是不發(fā)光時(shí)的十幾倍，這時(shí)就不能不考慮溫度對(duì)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(lái)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(huì)隨溫度的升高而減小，特別是半導(dǎo)體材料，對(duì)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(shí)，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(shí)導(dǎo)體與絕緣體之間并沒(méi)絕對(duì)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(shí)，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(huì)導(dǎo)電就是這個(gè)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(gè)特殊值：
     電工電子實(shí)驗(yàn)室用的連接導(dǎo)線的電阻很小，常用的1m長(zhǎng)的銅導(dǎo)線，阻值小于百分之幾歐，通常可以忽略不計(jì)。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(wú)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(duì)分析電路結(jié)構(gòu)和解答某些實(shí)際問(wèn)題時(shí)會(huì)有幫助。
對(duì)的界限，了解半導(dǎo)體的知識(shí)。
二、電工電子實(shí)習(xí)中對(duì)考慮線電阻：
一個(gè)電工工作人員負(fù)責(zé)一條冷軋廠連退線的裝配和配合設(shè)計(jì)院調(diào)試，在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試急停按鈕的電氣控制線路時(shí)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：
急停控制的繼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(shuō)明：
在整條生產(chǎn)線所有操作箱、柜、臺(tái)均有急停按鈕，有些按鈕是只給本地PLC一個(gè)信號(hào)，還有一些需要2組點(diǎn) ，一組給本地PLC模塊，一組給遠(yuǎn)程電氣連接點(diǎn)，該組電氣連接點(diǎn)最后控制12個(gè)并聯(lián)的繼電器（控制控制點(diǎn)）。
電工電氣設(shè)備分析：
1、繼電器觸電線有沒(méi)有接對(duì)；（檢測(cè)繼電器各個(gè)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(cè)師傅有信號(hào)；測(cè)試結(jié)果：接線無(wú)誤。（現(xiàn)場(chǎng)繼電器均沒(méi)有強(qiáng)制功能，無(wú)法手動(dòng)強(qiáng)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(gè)，將線圈接DC24V電源，然后用萬(wàn)用表檢測(cè)觸電，結(jié)果：正常；
②在處理①的過(guò)程中，電腦檢測(cè)到原來(lái)未吸合的點(diǎn)有部分吸合，然后將12個(gè)繼電器頭全部拔掉，一個(gè)一個(gè)地安裝，發(fā)現(xiàn)安裝到大概第8個(gè)（記不太清楚了）的時(shí)候開(kāi)始出現(xiàn)“故障”，繼電器指示燈亮，觸點(diǎn)未吸合；（當(dāng)時(shí)頭都大了）
③（由②的測(cè)試思考，繼電器指示燈只需要2V左右就可以點(diǎn)亮，而線圈吸合所用電壓是遠(yuǎn)大于2V的，所以推測(cè)是繼電器線圈電壓不足）用萬(wàn)用表測(cè)量線圈電壓。將所有繼電器拔掉，測(cè)試線圈電壓為DC22V多（22.5），之后每安裝一個(gè)繼電器，繼電器線圈電壓就會(huì)向下降，直至12個(gè)繼電器全部安裝完，線圈電壓已經(jīng)降至DC14V左右，由此可見(jiàn)并聯(lián)后繼電器電阻減小到可以和電阻相比了。（后來(lái)，測(cè)試單個(gè)繼電器線圈電阻約為600歐姆，12個(gè)并聯(lián)計(jì)算約為56歐姆，測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)線電阻約為28歐姆，大約計(jì)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?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)電線走線太長(zhǎng)，造成線電阻過(guò)大，同時(shí)繼電器并聯(lián)致使負(fù)載電阻減小，導(dǎo)致負(fù)載分壓不足引起的；（實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)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(gè)繼電器分配成2組，前6個(gè)一組，在利用第6個(gè)繼電器上的空觸點(diǎn)加DC24V電源控制后面6個(gè)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(yǔ)：
     綜合上述觀點(diǎn)，利用生活情景來(lái)作教學(xué)內(nèi)容富有趣味性、探索性、適應(yīng)性和開(kāi)放性，為學(xué)生在電工電子專(zhuān)業(yè)課中提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，通過(guò)精心設(shè)置支架，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知困惑，引起反思，形成必要的認(rèn)知沖突，從而促成對(duì)新知識(shí)的建構(gòu)。
21世紀(jì)的社會(huì)是人才競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)，是科技競(jìng)爭(zhēng)的社會(huì)，要想提高國(guó)家的綜合國(guó)力，就應(yīng)該不斷與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)拓進(jìn)取，專(zhuān)研先進(jìn)的電工電子專(zhuān)業(yè)技術(shù)，將其運(yùn)用到各行各業(yè)，發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)，為生產(chǎn)、生活貢獻(xiàn)力量。與此同時(shí)，還要培養(yǎng)專(zhuān)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(huì)的新型產(chǎn)品，推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)步。

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