主页 > 技术文章 > 如何探索中职电工电子中考虑线电阻的教学 2024-10-28

如何探索中职电工电子中考虑线电阻的教学

摘要：电工电子课程是中等职业学校电工电子专业的一门专业基础课程，涉及机械、电子类的专业都要开设这门课程。其理论性、实践性都很强，特别是随着高新技术的应用，各行各业都离不开电工电子类产品的技术和应用。而在中职学校，其课程内容多，课时紧。中职生文化基础薄弱，综合素质普遍较低，学习自觉性较差，缺乏兴趣，缺乏动力。作为一名中职教师必须更新教学方法，增强电工电子教学的教学效果。文章从目前中职学校电工电子专业基础课程在教学上普遍存在的问题出发，探讨了提高对电工电子实习中考虑线电阻的教学效果的一些教学和有效方法与途径。

一、电工电子专业教材分析：
     1、怎样理解导体的电阻：
     电阻是导体对电流的阻碍作用，比较不同导体（两个用电器，两根电阻线）电阻大小可以在它们两端加上相同的电压，通过比较它们的电流大小来进行判断，通过的电流大表明导体对电流的阻碍作用小，即电阻小。大量实验事实表明，导体的电阻大小跟导体的长度、横截面积、材料和温度都有关，由于长度、横截面积、材料和温度都是导体本身的情况，所以电阻是导体本身的一种性质。一个导体的形状、大小、组成材料确定，在一定的温度下，它的电阻是一定的，与这段导体两端是否有电压及电压大小、是否有电流及电流大小均无关。那种认为电流为零时导体对电流没有阻碍作用因而电阻为零的说法是错误的。
由于导体的电阻与长度、横截面积、材料和温度都有关。是由四个因素共同决定的，所以不能单凭一个或其中几个因素来判断它的大小，不能认为长度大电阻就大、铜导线的电阻一定小等。
     2、关于决定电阻大小的因素的研究方法：
       由于导体的电阻跟长度、横截面积、材料和温度等多个因素有关，因此在研究电阻与其中一个因素的关系时，必须保持其他因素不变，例如，研究电阻大小与长度的关系时，应使材料、横截面积和温度保持不变，只改变导体的长度，比较不同长度，比较不同长度的导体在相同电压时的电流大小得出电阻大小与长度的关系，然后用相同的方法得出与横截面积、材料和温度的关系，这种方法叫做控制变量法，是科学实验中探索几个物理量之间相互关系时常用的一种方法，在生活方面和物理学习中有广泛的应用。
    3、电阻大小与温度的关系：
       大多数金属导体的电阻随温度的升高而增大，对于常见金属，温度每升高1℃，电阻值的变化约在1/1000到6/1000之间。所以在温度变化不大时，导体的电阻值变化很小，可忽略不计。而白炽灯灯丝正常发光时与不发光时相比，温度变化很大，因而电阻值变化也很大。例如“220V 100W”灯泡的灯丝在室温下电阻约为30Ω，正常发光时电阻可达484Ω，是不发光时的十几倍，这时就不能不考虑温度对电阻的影响了。
某些合金材料（如锰铜、康铜等）的电阻值，受温度变化的影响很小，可用来制作标准电阻；少数物质，如碳、半导体材料等，其电阻值会随温度的升高而减小，特别是半导体材料，对温度的反应很灵敏，人们把这种特性叫做热敏特性。
当温度降低到-273℃附近时，某些材料的电阻忽然减小为零的现象叫做超导现象。处于这种状态的物体叫超导体，关于超导材料及其应用的研究是现代物理学中很活跃的领域。
    4、导体与绝缘体：
      导体是容易导电的物体，绝缘体是不容易导电的物体，其实导体与绝缘体之间并没绝对的界限，在潮湿、高温、高压等条件下，绝缘体可以转化为导体，例如玻璃、胶木等经高温灼烧后，可造成绝缘破坏，变为导体，引起漏电甚至火灾。空气是好的绝缘体，但夏天打雷闪电时，两块云之间的空气被高压“击穿”变成导体。再如，纯水是绝缘体，但在水中掺有杂质后，它就能导电了，受潮的木材会导电就是这个原因。而铝是导体，铝的表面生成的氧化铝却是绝缘体。
     5、几个特殊值：
     电工电子实验室用的连接导线的电阻很小，常用的1m长的铜导线，阻值小于百分之几欧，通常可以忽略不计。电流表的电阻很小，近似情况下可看作等于零。电压表的电阻很大，近似情况下可看作无限大。人体的电阻约为几十千欧至几千千欧。了解这些特殊的电阻值，对分析电路结构和解答某些实际问题时会有帮助。
对的界限，了解半导体的知识。
二、电工电子实习中对考虑线电阻：
一个电工工作人员负责一条冷轧厂连退线的装配和配合设计院调试，在现场调试急停按钮的电气控制线路时，发现问题：
急停控制的继电器指示灯均正常工作，但是部分触电不能闭合。
电工电气设备说明：
在整条生产线所有操作箱、柜、台均有急停按钮，有些按钮是只给本地PLC一个信号，还有一些需要2组点，一组给本地PLC模块，一组给远程电气连接点，该组电气连接点最后控制12个并联的继电器（控制控制点）。
电工电气设备分析：
1、继电器触电线有没有接对；（检测继电器各个触电外接线是否正确。）
方法：用导线短接继电器触电，用电脑检测师傅有信号；测试结果：接线无误。（现场继电器均没有强制功能，无法手动强制继电器）
2、部分继电器损坏；
①去掉部分“故障”继电器，抽检2个，将线圈接DC24V电源，然后用万用表检测触电，结果：正常；
②在处理①的过程中，电脑检测到原来未吸合的点有部分吸合，然后将12个继电器头全部拔掉，一个一个地安装，发现安装到大概第8个（记不太清楚了）的时候开始出现“故障”，继电器指示灯亮，触点未吸合；（当时头都大了）
③（由②的测试思考，继电器指示灯只需要2V左右就可以点亮，而线圈吸合所用电压是远大于2V的，所以推测是继电器线圈电压不足）用万用表测量线圈电压。将所有继电器拔掉，测试线圈电压为DC22V多（22.5），之后每安装一个继电器，继电器线圈电压就会向下降，直至12个继电器全部安装完，线圈电压已经降至DC14V左右，由此可见并联后继电器电阻减小到可以和电阻相比了。（后来，测试单个继电器线圈电阻约为600欧姆，12个并联计算约为56欧姆，测量现场线电阻约为28欧姆，大约计算为：线圈电压U=22.5*(55/83)=14.9，这样线电阻分压太大。
结论：原因为现场电线走线太长，造成线电阻过大，同时继电器并联致使负载电阻减小，导致负载分压不足引起的；（实际现场用的为1.5平方铜线，1千多米不到2千）
电工电气设备解决：
将12个继电器分配成2组，前6个一组，在利用第6个继电器上的空触点加DC24V电源控制后面6个继电器工作。这样前一组继电器线圈的电压约为DC18V，后一组为DC23.7V。一切工作正常。
三、结束语：
     综合上述观点，利用生活情景来作教学内容富有趣味性、探索性、适应性和开放性，为学生在电工电子专业课中提供适当的指导，通过精心设置支架，让学生产生认知困惑，引起反思，形成必要的认知冲突，从而促成对新知识的建构。
21世纪的社会是人才竞争的社会，是科技竞争的社会，要想提高国家的综合国力，就应该不断与时俱进，开拓进取，专研先进的电工电子专业技术，将其运用到各行各业，发挥它的优势，为生产、生活贡献力量。与此同时，还要培养专业的电工电子技术的人才，让他们更多更好地去发明创造符合当前社会的新型产品，推动社会的进步。

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