电工学第六章教案
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新课《电工基础》课程教案周次第7、8周课型新授课课时4课时授课教师王春举授课班级13春机电电子班、机电数控班授课题目6-1电磁感应现象6-2感应电流的方向教学目标(知识、能力、态度)1.理解电磁感应现象。
2.掌握产生感应电流的条件。
3.掌握楞次定律和右手定则。
教学重点及难点重点:1.产生感应电流的条件。
2.楞次定律和右手定则。
难点:1.判断是否产生感应电流。
2.楞次定律和右手定则的应用。
教学方法及手段讲授学法指导讲授指导教具或学具黑板、PPT教学过程教学内容及教师活动学生活动课前复习1.电流产生的磁场。
2.右手螺旋定则的内容。
第一节电磁感应现象1.演示(1)让导体AB在磁场中向前或向后运动。
学生听练现象:电流表指针发生偏转,说明电路中有了电流。
(2)导体AB静止或做上、下运动。
现象:电流表指针不发生偏转,说明电路中无电流。
结论I:1.闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时,电路中就有电流产生。
2.演示(1)把磁铁插入线圈或从线圈中抽出。
现象:电流表指针发生偏转。
(2)磁铁插入线圈后静止不动,或磁铁和线圈以同一速度运动。
现象:电流表指针不偏转,说明闭合电路中没有电流。
结论II:只要闭合电路的一部分导体切割磁感线,电路中就有电流产生。
3.演示如图6-3(1)打开开关、合上开关或改变A中的电流。
现象:与B相连的电流表指针偏转,说明B中有电流。
结论III:在导体和磁场不发生相对运动时,只要穿过闭合电路的磁通发生变化,闭合电路中就有电流产生。
分析结论I、II、III得总结论:①产生感应电流的条件:只要穿过闭合电路的磁通发生变化,闭合电路中就有电流产生。
②电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫电磁感应现象。
产生的电流叫感应电流。
讨论:1.如图所示,在通电直导线旁有一矩形线圈,下述情况下,线圈中有无感应电流?为什么?(1)线圈以直导线为轴旋转。
(2)线圈向右远离直导线而去。
第二节感应电流的方向判断感应电流方向的方法:(1)右手定则(2)楞次定律一、右手定则1.内容:伸开右手,使大拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在一个平面内,让磁感线垂直进入手心,大拇指指向导体运动方向,这时四指所指的方向为感应电流的方向。
电工技术基础第六章电磁感应
电工技术基础第六章电磁感应
学生归纳
电工技术基础第六章电磁感应
与1.知道感应电动势的概念,会区分Φ、ΔΦ、的物理意义。
2.理解法拉第电磁感应定律的内容和数学表达式,并能应用解答有关问题。
3.知道公式的推导过程及适用条件,并能应用解答有关问题。
4.通过学生对实验的操作、观察、分析,找出规律,培养学生的动手操作能力,观察、分析、总结规律的能力。
的情感。
教学重点:法拉第电磁感应定律的建立过程以及对公式、的理解。
教学难点:对Φ、ΔΦ、物理意义的理解
总结重点、难点通过本节课的学习,同学们要掌握计算
感应电动势大小的方法,理解公式
和的意义。
式变压器。
它的低压绕组靠近铁心放置,高压绕组绕在低压绕组的外面。
图6-2为一壳式变压器,它的高、低压绕组都绕在当中的铁心柱上,因此当中的铁心柱的截面积为两变压器工作时,因有铁损耗和铜损耗(即绕组的电阻功率损耗)致使铁心和绕组发热,因此,必须考虑其冷却问题。
变压器按冷却方式可分为自冷式和油冷式两种。
在油)内,使其产生的热量通过油传给箱壁而散发到空气中去。
为了增加散热量,在箱壁上装有散热管来扩大其冷却表面,并促进油的对流作用。
具有散热管油箱的三相变压器课外作业:为什么变压器的铁心要用硅钢片叠成?能否用整块的铁心?而副绕组开路(即不与负载接通),变压器的作用下,原绕组中便有交变电流i0通过,称为空载电流,其有约为额定电流的3~8%。
空载电流通过匝数为在同一个闭合的磁路上,仅有很少的一部分沿着副绕组周围的空间而闭合,如图6-5中所示。
这部分仅与副绕组相交链而不与原绕组相相交链的磁通,称为副绕组的漏)所示的电路中,变压器副方的负载阻(a )副方有负载阻抗的变压器 (b 图6-7 用等效阻抗'L Z =代替原、副绕组和L Z =22I U (a )的等效电路。
当副方的负载阻抗L Z 一定时,通过选取不同匝数比的变压器得到不同的等效阻抗值。
在电子线路中,有时需要利用变压器进行阻抗变换,把接在副方的负载阻抗变换为适当数值的原方等效阻抗,从而使负载与电源相匹配,以获得较高的功率输出。
│110V 的变压器,能否用来把440V 的电压降低至?为什么?应为绕组BC的额定电压),则在绕组AC所示是三相自耦变压器,它的三个绕组通常作星形连接,三相自耦变压器常自耦变压器的优点是:构造简单,节省用铜量,效率比普通的变压器高。
其缺点是:副方电路与原方电路有电的联系,故原副方电路的绝缘应采用同一等级。
例如,用自耦则副方电路的绝缘也都要按6000V的电压来考虑。
这样非但不经济,而且对工作人员来说也是很危险的。
因此,自耦变压器的变压比一般B常做成能沿线圈自由滑动的触头,因而可以平滑地调节副方电压。
电工学-支路电流法教案第一章:支路电流法概述1.1 学习目的了解支路电流法的概念、原理和应用,掌握支路电流法的基本步骤。
1.2 教学内容1.2.1 支路电流法的概念1.2.2 支路电流法的原理1.2.3 支路电流法的应用1.2.4 支路电流法与节点电压法的比较1.3 教学方法采用讲解、示例、练习相结合的方式进行教学。
1.4 教学要点1.4.1 支路电流法的定义1.4.2 支路电流法的基本步骤1.4.3 支路电流法的应用示例1.5 练习题1.50 解释支路电流法的概念。
1.51 简述支路电流法的原理。
1.52 列举支路电流法的应用实例。
1.53 比较支路电流法和节点电压法的异同。
第二章:支路电流法的基本步骤2.1 学习目的掌握支路电流法的基本步骤,能够独立完成简单的电路分析。
2.2 教学内容2.2.1 支路电流法的基本步骤2.2.2 支路电流法的解题技巧2.3 教学方法通过示例和练习,引导学生掌握支路电流法的基本步骤。
2.4 教学要点2.4.1 支路电流法的基本步骤2.4.2 支路电流法的解题技巧2.5 练习题2.50 简述支路电流法的基本步骤。
2.51 利用支路电流法分析下列电路,求出各支路电流。
第三章:支路电流法在复杂电路中的应用3.1 学习目的掌握支路电流法在复杂电路中的应用,能够解决实际问题。
3.2 教学内容3.2.1 复杂电路的支路电流法分析3.2.2 支路电流法在实际问题中的应用3.3 教学方法通过案例分析和练习,让学生熟悉支路电流法在复杂电路中的应用。
3.4 教学要点3.4.1 复杂电路的支路电流法分析3.4.2 支路电流法在实际问题中的应用3.5 练习题3.50 简述复杂电路的支路电流法分析步骤。
3.51 利用支路电流法分析下列复杂电路,求出各支路电流。
第四章:支路电流法在交流电路中的应用4.1 学习目的掌握支路电流法在交流电路中的应用,能够分析交流电路的特性。
4.2 教学内容4.2.1 交流电路的支路电流法分析4.2.2 支路电流法在交流电路中的应用示例4.3 教学方法通过讲解和练习,让学生了解支路电流法在交流电路中的应用。
新课《电工基础》课程教案周次第18周课型新授课课时1课时授课教师王春举授课班级13春机电电子班、机电数控班授课题目6 — 7涡流和磁屏蔽教学目标(知识、能力、态度)1.掌握涡流的概念及减小涡流的方法。
2.了解磁屏蔽的概念及常用的磁屏蔽措施。
教学重点及难点重点:1.涡流的概念及减小涡流的方法。
2.常用的磁屏蔽措施。
难点:互感线圈串联等效电感的推导。
教学方法及手段讲授学法指导讲授指导教具或学具黑板、PPT教学过程教学内容及教师活动学生活动课前复习1.互感线圈同名端的概念。
2.习题1.是否题(8)~(10);2.选择题(7)、(9)、(10);3.填充题(6)。
第七节涡流和磁屏蔽一、涡流1.铁心中由于电磁感应原理产生的涡电流称为涡流。
2.涡流的有害之处:因整块金属电阻很小,所以涡流很大,使铁心发热,温度升高,使材料绝缘性能下降,甚至破坏绝缘造成事故。
3.涡流损失:铁心发热,使一部分电能转换成热能白白浪费,这种电能损失叫涡流损失。
4.减小涡流的措施:铁心用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成。
5.涡流的利用:用于有色金属、特种合金的冶炼。
二、磁屏蔽学生听练1.磁屏蔽:为了避免互感现象,防止出现干扰和自激,须将有些仪器屏蔽起来,使其免受外界磁场的影响,这种措施叫磁屏蔽。
2.屏蔽措施:(1)用软磁材料做成屏蔽罩。
(2)对高频变化的磁场,用铜或铝等导电性能良好的金属制成屏蔽罩。
(3)装配器件时,相邻线圈互相垂直放置。
练习课堂小结1.涡流的概念及减小涡流的方法。
2.磁屏蔽的概念及屏蔽措施。
布置作业课后反思。
第六章电子器件
6.1 半导体器件
6.1.1 本征半导体
一、本征半导体
1.概念:导电能力介于导体和绝缘体之间。
2.本征半导体:纯净的具有晶体结构的半导体。
3.本征激发:在热激发下产生自由电子和空穴对的现象。
4.空穴:讲解其导电方式;
5.自由电子
6.复合:自由电子与空穴相遇,相互消失。
7.载流子:运载电荷的粒子。
二、杂质半导体
1.概念:通过扩散工艺,掺入了少量合适的杂质元素的半导体。
2.N型半导体(图1.1.3)
1.形成:掺入少量的磷。
2.多数载流子:自由电子
3.少数载流子:空穴
4.施主原子:提供电子的杂质原子。
3.P型半导体(图1.1.4)
1.形成:掺入少量的硼。
2.多数载流子:空穴
3.少数载流子:自由电子
4.受主原子:杂质原子中的空穴吸收电子。
5.浓度:多子浓度近似等于所掺杂原子的浓度,而少子的浓度低,由本征激发形成,对温度敏感,影响半导体的性能。
6.1.2 PN结
一、PN结的形成(图1.1.5)
1.扩散运动:多子从浓度高的地方向浓度低的地方运动。
2.空间电荷区、耗尽层(忽视其中载流子的存在)
3.漂移运动:少子在电场力的作用下的运动。
在一定条件下,其与扩散运动动态平衡。
4.二极管
二、二极管的单向导电性
1.二极管外加正向电压:导通状态
2.二极管外加反向电压:截止状态
三、二极管的伏安特性
1. 正向特性、反向特性
2. 反向击穿:齐纳击穿(高掺杂、耗尽层薄、形成很强电场、直接破坏共价键)、雪
崩击穿(低掺杂、耗尽层较宽、少子加速漂移、碰撞)。
四、二极管的主要参数
1. 最大整流电流I F :长期运行时,允许通过的最大正向平均电流。
2. 最高反向工作电压U R :工作时,所允许外加的最大反向电压,通常为击穿电压的
一半。
3. 反向电流I R :未击穿时的反向电流。
越小,单向导电性越好;此值对温度敏感。
4. 最高工作频率f M :上限频率,超过此值,结电容不能忽略。
五、 稳压二极管
一、符号及特性:
二、稳压管的主要参数
1. 稳定电压U Z :反向击穿电压,具有分散性。
2. 稳定电流I Z :稳压工作的最小电流。
6.1.3双极型晶体管
双极型晶体管(BJT: Bipolar Junction Transistor ) 几种晶体管的常见外形(图1.3.1)
一、结构及符号
1. 构成方式:同一个硅片上制造出三个掺杂区域,并形成两个PN 结。
2. 结构:
● 三个区域:基区(薄且掺杂浓度很低)、发射区(掺杂浓度很高)、集电区(结面积
大);
● 三个电极:基极、发射极、集电极;
● 两个PN 结:集电结、发射结。
3. 分类及符号:PNP 、NPN
二、晶体管的电流放大作用
1. 基本共射放大电路(图1.3.3)
● 输入回路:输入信号所接入的基极-发射极回路;
● 输出回路:放大后的输出信号所在的集电极-发射极回路;
● 共射放大电路:发射极是两个回路的公共端;
● 放大条件:发射结正偏且集电结反偏;
● 放大作用:小的基极电流控制大的集电极电流。
2.共射直流电流放大系数:CBO
B CBO
C B CN I I I I I I +-='=β 3.共射交流电流放大系数:当有输入动态信号时,B c i i ∆∆=
β
三、特性曲线
1. 输入特性曲线(图1.3.5)常数==CE u BE B u f i )(,解释曲线右移原因,与集电区收集电子
的能力有关。
2. 输出特性曲线(图1.
3.6)常数==B I CE C u f i )((解释放大区曲线几乎平行于横轴的原因)
● 截止区:发射结电压小于开启电压,集电结反偏,穿透电流硅1uA ,锗几十uA ; ● 放大区:发射结正偏,集电结反偏,i B 和i C 成比例;
● 饱和区:双结正偏,i B 和i C 不成比例,临界饱和或临界放大状态(0=CB u )。
四、主要参数
1. 电流放大系数 共射直流电流系数β、共射交流电流放大系数β
2. 极间反向电流CBO I 、CEO I
3. 极限参数(图1.3.7)
1. 最大集电极耗散功率CM P ;
2. 最大集电极电流CM I :使β明显减小的集电极电流值;
3. 极间反向击穿电压:晶体管的某一电极开路时,另外两个电极间所允许加的最高反
向电压,U CBO 几十伏到上千伏、 U CEO 、 U EBO 几伏以下。
CEO CER CES CEX CBO U U U U U >>>>
1.3.6 光电三极管
一、构造:(图1.3.10)
二、光电三极管的输出特性曲线与普通三极管类似(图1.3.11)
三、暗电流:I CEO 无光照时的集电极电流,比光电二极管的大,且每上升25度,电流上升
10倍;
四、光电流:有光照时的集电极电流。
6.1.4 场效应管
结型场效应管 绝缘栅型场效应管
一、绝缘栅场效应管的结构和符号
1. N 沟道增强型MOS 管
(1) 结构:衬底低掺杂P ,扩散高掺杂N 区,金属铝作为栅极;
(2) 工作原理:
● 栅源不加电压,不会有电流;
● 0=DS u 且0>GS u 时,栅极电流为零,形成耗尽层;加大电压,形成反型层
(导电沟道);开启电压)(th GS U ;
● >GS u )(th GS U 为一定值时,加大DS u ,D i 线性增大;但DS u 的压降均匀地降
落在沟道上,使得沟道沿源-漏方向逐渐变窄;当GD u =)(th GS U 时,为预夹断;之后,DS u 增大的部分几乎全部用于克服夹断区对漏极电流的阻力,D i 出现恒流。
此时,对应不同的GS u 就有不同的D i ,从而可以将D i 看为电压GS u 控制的电流源。
2. N 沟道耗尽型MOS 管
3. P 沟道MOS 管:漏源之间加负压
二、场效应管的主要参数
1. 开启电压U GS(th):是U DS 一定时,使i D 大于零所需的最小GS U 值;
2. 夹断电压U GS(off):是U DS 一定时,使i D 为规定的微小电流时的u GS ;
3. 饱和漏极电流I DSS :对于耗尽型管,在U GS =0情况下,产生预夹断时的漏极电流;
4. 直流输入电阻R GS(DC):栅源电压与栅极电流之比,MOS 管大于Ω910。
5. 低频跨导:常数
=∆∆=DS U GS D
m u i g 6. 极间电容:栅源电容C gs 、栅漏电容C gd 、1~3pF ,漏源电容C d s0.1~1pF
7. 极限参数
● 最大漏极电流I DM :管子正常工作时,漏极电流的上限值;
● 击穿电压:漏源击穿电压U (BR)DS ,栅源击穿电压U (BR)GS 。
● 最大耗散功率P DM :
● 安全注意:栅源电容很小,容易产生高压,避免栅极空悬、保证栅源之间的直
流通路。