电工技术实验教材特点分析论文

时间:2022-12-14 04:01:11 教材 我要投稿
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电工技术实验教材特点分析论文

  一、实验目的应具有明确的“任务性”

电工技术实验教材特点分析论文

  诸多实验方面的教材对实验目的的要求通常是了解什么,熟悉什么,掌握什么。笔者认为这样没有任务要求,若写为会什么、能做什么,也就是提出明确的任务要求和能力要求,使学生知道这次实验是要干什么,实验完成后自己的操作能力应该有哪些提高会更好。表1是微分和积分电路的应用实验,指出了明确的任务和能力要求。

  二、实验内容应具有“应用性”

  直流电桥电路是“电工技术”课程直流电路中一个非常典型的电路,从电路分析的角度看它可以提高学生的电路分析能力;从知识应用性的角度看,电桥电路应用十分广泛。例如:压力传感器或压力变送器的测量电路采用直流电桥电路,仪表测量温度时冷端温度补偿可用补偿电桥法,自动电子电位差计测量桥路等等。由此可见,设计一个实践性较强的直流电桥电路实验,意义是非常深远的。本文以直流电桥电路测量温度为例,来说明电工基础实验与实际应用两者的结合,使学生通过电工基础实验更加深刻地认识和体会到,专业基础课程与专业课程的联系及纽带关系,从而具备一种善于思考问题和解决问题的能力。以下简要介绍电桥电路实验方法及特点,供大家参考。

  1.用不平衡电桥电路测量温度方法(间接法)

  利用热电阻测量温度,将温度变化转化为导体或半导体的阻值Rt的变化。通常显示仪表方便接受电压或电流信号,为此常采用电桥来测量Rt阻值的变化,并转化为电压输出。

  2.本实验的特点

  部分实验教材通常只是利用直流单臂电桥和双臂电桥测量电阻,也可理解为测量仪器使用方法的掌握。本实验的特点笔者认为有如下几点:

  (1)可以学习电路的连接方法;

  (2)可以学会电桥电路中元器件参数选配原则和方法,从而更加深刻地认识和理解电桥电路的结构和特点;

  (3)通过不平衡电桥电路测量温度的原理和实验方法,学生可通过制作电桥电路并且测量温度,清楚该电路在实际工程中的应用,而不是仅作为一直流电路或一个测量仪器来看待。

  三、验证实验结果的方法应具有“趣味性”

  本文以叠加定理实验为例进行说明。

  1.T型电阻网络验证叠加定理

  (1)电路原理说明。本实验的T型电阻网络如图2所示是由100Ω和200Ω两种规格的电阻构成。其中,S3-S0为4个模拟电子开关,开关的状态受输入的数字信号D3-D0控制。当Di=1(高电平)时,开关Si置到基准电压源UREF;当Di=0(高电平)时,开关Si置到接地端。

  (2)验证电路中某一支路电压或电流叠加方法。基准电压源UREF选取6V。首先将逻辑开关S0置“1”,即S0支路有UREF单独作用,观察电流表的读数,同时用万用表测量UDE的电压。按照表3要求的逻辑开关状态逐一完成操作。

  2.本实验的特点

  传统验证叠加定理实验的电路如图3,数据记录如表4。笔者认为它虽然可以验证叠加定理的关系,但存在没有将趣味性融入实验的缺陷。一件非常有趣的事情会使人记忆犹新。同样,一次有趣的实验会使学生受益匪浅。叠加定理的内容是:“在任何由线性电阻、线性受控源及独立源组成的电路中,每一元件的电流和电压等于每一个独立源单独作用于电路时,在该元件上所产生的电流和电压的代数和。”如何将枯燥、乏味的定理转变成具有娱乐性的实验呢?数字电子技术中的D/A转换器电路即4位T型电阻网络电路可以较好地替代图中的电路。笔者认为采用该电路的特点有以下几个:

  (1)器件的数量虽然较多,但规格少,便于选择,学生易掌握;

  (2)组合逻辑开关的工作方式代替独立源的工作状态,实验过程中操作和转换灵活、方便,变化多样,学生可以感到趣味无穷,极为有趣;

  (3)电路分析过程多而不难,且极有规律,留给学生无限的遐想和思索;

  (4)实验效果明显,测试数据较多但结果十分准确。

  四、实验题目应具有“形象性”

  “电工技术”课程交流电路中,电阻、电感、电容组合的串并联电路应用十分广泛。例如:

  (1)在电阻和电感串联电路中并联合适的电容,可以提高电路的功率因数;

  (2)电阻、电感、电容构成串联谐振或并联谐振电路,可以对传输信号进行选择。可见,学生掌握和理解这些知识点是非常重要的。但是,RLC电路的电路分析较为复杂和抽象,学生学习中普遍感到困难,借助于实验来帮助学生解决这一难题是一个很好的办法。

  日光灯电路是典型的电阻、电感串联电路,故在许多实验教材中都有这个实验。在R—L电路并联一合适电容C,可提高电路的功率因数,实验名称为“功率因数的提高”。笔者认为若将名称写为“日光灯电路能量需求最小化”则更为形象和生动。理由如下,并联电容后,电路中R—L支路电流是没有变化的,而电路的总电流减小了,也可以理解为并联一恰当电容后,可以使电源提供给日光灯的能量最小,但日光灯亮度却没有减弱。若学生见到实验题目是日光灯电路能量需求最小化时,很自然会想到有功功率、无功功率和视在功率这些知识及关系,同时又可将枯燥的专业术语转换为有感性认识的语言。

  五、小结

  如果将上述“四性”引入到“电工技术”课程的实验教材中,可改变原有的传统编写模式,对实验教师和学生对“电工技术”实验的理解和认识,实验教师如何将实验课“上活”,学生如何将实验课“学活”,都可较好地起到指导和引领作用。

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