肖建新

摘 要：在電工教學(xué)過程中，一些復(fù)雜問題，如理論性很強(qiáng)的概念和不易觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，給中職學(xué)校教師的“教”增添不少困難，也給學(xué)生的“學(xué)”也帶來了很大難度。為此文章列舉兩個(gè)案例來探討如何將復(fù)雜問題簡單化，供大家參考。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；自感現(xiàn)象；由繁變簡；電位梯形圖

中圖分類號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A收稿日期：2017-12-06

一、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)感知

案例1：自感現(xiàn)象。

高等教育出版社《電工技術(shù)》第2版第31頁“圖2-15自感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)電路”及分析對(duì)此做出了解釋。

筆者按照教材圖2-15做實(shí)驗(yàn)，并沒有觀察到教材中所說的“燈泡不但不會(huì)立即熄滅，而是突然亮一下再熄滅”這一現(xiàn)象（視覺暫留造成的）。為此，筆者根據(jù)教材圖2-15重新設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)，如下圖1所示。

相關(guān)參數(shù)：電池電動(dòng)勢E=3V，開關(guān)K為微動(dòng)開關(guān)，線圈L選用日光燈鎮(zhèn)流器（電感系數(shù)L約0.8H，直流電阻R約50Ω）。根據(jù)理論分析，開關(guān)K斷開、閉合瞬間（時(shí)間大約1ms），由自感電動(dòng)勢公式（e=-L—）和歐姆定律我們可以計(jì)算出線圈L（即a、b兩點(diǎn)）兩端會(huì)產(chǎn)生40V左右的瞬間電壓。

筆者曾用數(shù)字萬用表和機(jī)械萬用表交流電壓擋分別測試a、b兩端電壓，均沒有超過5V，也觀察不到這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。分析原因后得出的結(jié)論是開關(guān)K斷開、閉合時(shí)間只有1ms，萬用表靈敏度低所致。

二、直觀教學(xué)，由繁變簡

案例2：如圖下圖2所示，忽略電源內(nèi)阻，計(jì)算開關(guān)K閉合、斷開時(shí)，分別以C、B、A為零電位點(diǎn)時(shí)，計(jì)算其他點(diǎn)的電位以及兩點(diǎn)之間的電壓。

首先我們利用歐姆定律來分析開關(guān)K閉合時(shí)的情形。

設(shè)C點(diǎn)電位VC為零電位點(diǎn)，即VC=0V，由歐姆定律得：A點(diǎn)、B點(diǎn)電位為VA =12V，VB=8V 。以此類推，設(shè)B點(diǎn)電位VB為零電位點(diǎn)，A點(diǎn)、C點(diǎn)電位為VA=4V，VC =-8V ；設(shè)A點(diǎn)電位VA為零電位點(diǎn)，B點(diǎn)、C點(diǎn)電位為 VB =-4V， VC =-12V 。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)如果我們畫出一個(gè)“電位梯形圖”，就可以直觀了解4點(diǎn)（即A、B、C、D）電位之間的關(guān)系，以及兩點(diǎn)之間的電壓。

A點(diǎn)電位最高，表示A點(diǎn)電位的一條水平線段畫在最上面；B點(diǎn)電位次之，表示B點(diǎn)電位的一條水平線段畫在中間；C、D兩點(diǎn)電位最小，表示C、D兩點(diǎn)電位的一條水平線段畫在最下面。如圖3所示。

從“電位梯形圖”我們不難看出：

A點(diǎn)電位比B點(diǎn)電位高，VA= VB + 4V，B點(diǎn)電位比C（或D點(diǎn)）電位高，VB=VC+8V，A點(diǎn)電位比C點(diǎn)電位高，VA=4V+8V=12V，即：UAB = 4V，UBC = 8V，UAC=12V。

我們?cè)賮砜纯串?dāng)開關(guān)K斷開時(shí)的情形。

開關(guān)K斷開時(shí)，回路電流等于零，即I=0。根據(jù)部分歐姆定律可知 UAC=E=12V，UAB=IR1=0V，UBD=IR2=V0。

又因?yàn)閁AC=VA-VC =12V，UAB=VA-VB=0V，UBD=VB-VD=V0 。

所以 VA=12V+VC ，VA=VB=VD。

由于A、B、D三點(diǎn)電位相同，故畫在同一條水平線段上，如圖4所示。C點(diǎn)接電源負(fù)極，電位最低，用最下面一條水平線段表示：

“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)感知；直觀教學(xué)，由繁變簡”不但能夠解決教師難教的困境，而且能夠降低對(duì)中職學(xué)校學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)較差的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾祥富，鄧朝平.電工技術(shù)（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]王煒燁.淺析中職電子電工教學(xué)[J].電子制作，2013（5）.