资源简介

《电工基本电路安装与测试》教学设计
任务12 识别常用电容器
一、教材分析与处理
本课题选自高等教育出版社出版、崔陵主编的浙江省电气技术应用专业课程改革成果教材《电工基本电路安装与测试》项目四安装与测试电容器电路，任务1认识常用电容器。
教材中将“认识常用电容器”作为“安装与测试电容器电路”的知识与技能基础来处理，主要包括“认识固定电容器、认识可变电容器、识读电容器、识别电容器的极性、检测电容器”等内容。电容器是学生在该课程中认识的第二个基本元件，教材中通过外观识别电容器的类型，写出电容器的符号，识读电容器的标称容量和额定工作电压，检测电容器的好坏。本教学设计为认识常用电容器的第一部分内容，即识别常用电容器。因此，根据“做中学、做中教”的教学理念，围绕“识别常用电容器”这一具体的工作任务，将教材中的教学内容划分为“认识固定电容器、认识可变电容器、识读电容器、识别电容器的极性”等具体的任务。
二、学情分析
授课对象是电气技术应用、电气运行与控制等专业一年级学生，《电工基本电路安装与测试》是学生专业学习的第一门专业核心课程。高一学生学习基础一般，学生学习能力较弱。通过项目2、3的学习，学生已学会电阻器电路的安装、测试与分析。学生对学习本课程的知识、技能有较强烈的兴趣与愿望。
三、设计理念
电工基本电路的识图、安装、测试与应用是本课程的核心技能。识别基本元件是电路识图、安装、测试与应用的基础。基于现代教育思想和教学理论，充分利用信息化技术、数字化资源和理实一体教学环境，通过转换教师角色、优化教学内容、创新教学方法、加强师生互动、注重过程评价等手段，通过“认识固定电容器、认识可变电容器、识读电容器、识别电容器的极性”等具体的任务学习，引导学生主动探索、勤于动手、相互竞争学习，激发学生学习兴趣和参与意识，体验“学中做”、“做中学”的乐趣，引导学生通过学习过程的识别常用电容器，提高学习兴趣，激发学习动力，掌握相应的知识和技能。
四、教学目标
1.知识目标
能说出常用电容器的类型，画出电容器的符号。
2.技能目标
会辨认电容器，会识读电容器的主要参数。
3.情感目标
（1）感受学习电子技术的乐趣，激发学习兴趣。
（2）养成仔细观察、认真记录的职业素养。
五、教学重点与难点
1.教学重点：电容器标称容量的识读
2.教学难点：电容器标称容量的识读
六、教法与学法
1.学法
建议根据学情设计任务书，学生根据任务书，通过小组合作学习，辨认电容器，识读电容器的主要参数，养成仔细观察、认真记录的职业素养。
2.教法
主要采用任务驱动法，以“识别电容器”为任务主线，应用实践操作法，让学生做中学，达成教学目标。
七、教学准备
1.教师准备
学习任务书1份/人，各类常见电容器若干/组。
2.学生准备
按同组异质对学生进行分组，每组2人。
八、课时安排
4课时
九、教学资源
教学课件（高等教育出版社中职网站http://sve..cn下载）、任务书（教师根据学情设计）。
十、教学实施建议
1．建议本课在具有理实一体教学功能的“电工基本电路安装与测试实训室”进行，要求实训室设置理论学习区和实践操作训练区，配备多媒体教学设备、计算机及互联网、参考资料柜、器材柜、工具柜等设施，使实训室具备知识讲授、实践操作、小组讨论、成果展示、资料检索等功能，保障学习性工作任务的实施，为完成课程设计目标提供有力支撑。
2．为了保证教学效果，建议课前培养“小导师”，作为课堂教学的助手。
3．建议为每位学生配备不同类型的电容器一套，以保证每位学生都能进行实践操作。
4．课堂教学组织建议采用“任务导入—任务实施—任务小结—任务拓展—评价反馈”的流程形式。
十一、教学过程
（一）任务导入
实物（如常用电容器电路板）演示及列举实例，让学生认识电容器，激发学生学习兴趣，明确本次课的学习任务。
（二）任务实施
任务1 认识固定电容器
教师讲解电容器的基础知识：
（1）电容器与电容
电容器简称电容，任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器，这两个导体称为电容器的两个极板，中间的绝缘材料称为电容器的介质。
电容器最基本的特性的是能够储存电荷。
电容器储存电荷
电容器两端接上电源后，电容器两个极板就会储存电荷。
实验证明，电容器所储存的电荷量与两极板间的电压的比值是一个常数，称为电容器的电容量，简称电容，用字母C表示。它表示电容器储存电荷的本领，用公式为
电容量的单位是法〔拉〕，用符号F表示。实际应用时，法拉这个单位太大，通常用远远小于法拉的单位微法（F）和皮法（pF）。
（2）平行板电容器
最简单的电容器是平行板电容器，它由两块相互平行且靠得很近而又彼此绝缘的金属板组成，两块金属板就是电容器的两个极板，中间的空气即为电容器的介质，如图所示。平行板电容器的电容量C与电容器的结构有关。理论和实验证明：平行板电容器的电容量与电介质的介电常数及极板面积成正比，与两极板间的距离成反比，用公式表示为
（3）电容器的分类
按结构形式分：固定电容器、可变电容器、半可变电容器
按有无极性分：无极性电容器、有极性电容器
按介质材料分：纸介电容器、瓷片电容器、云母电容器、涤纶电容器、
聚苯乙烯电容器、玻璃釉电容器
教师结合实物讲解固定电容器的类型：
固定电容器是容量不可改变的电容器。电容器的电路图形符号如图所示，文字称号为C。常见的固定电容器有无极性电容器和有极性电容器两大类。
（a）电容器一般符号 （b）极性电容器
电容器电路图形符号
（1）认识有极性电容器
常用的有极性电容器即电解电容器，有铝电解电容器、钽电解电容器、铌电解电容器，其容量范围为0.47μF～10000μF，额定电压为6.3V～500V。常见的有极性电容器如图所示。
（a）铝电解电容器 （b）钽电解电容器 （c）铌电解电容器
有极性电容器
铝电解电容器是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极而制成的电容器，其实物如图（a）所示。适用于低频电电路中，常用作交流旁路和滤波。
钽电解电容器、铌电解电容器是以金属钽或铌作为正电极的电容器，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成，其实物如图（b）、（c）所示。铌电解电容器可靠性接近钽电解电容器，但制作成本低于钽电解电容器。
（2）认识无极性电容器
①纸介电容器
纸介电容器两条铝箔作为电极，是中间以电容纸隔开铝箔电极卷绕而成的电容器，其实物如图所示。一般适用在低频电路中，通常不能在高于3～4MHz的频率电路中应用。其容量范围为470μF～30μF，低压纸介电容器额定电压为63V～600V。
纸介电容器
②薄膜电容器
结构与纸质电容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低损耗塑材作介质，频率特性好，介电损耗小，不能做成大的容量，耐热能力差。常用于滤波器、积分、振荡、定时电路。
聚酯电容器（CL），也称涤纶电容器，涤纶电容器以涤纶薄膜作为介质，金属箔或金属化薄膜为电极制成的电容器，通常为圆柱形或者扁柱形，其实物如图所示。适用于常用在对稳定性和损耗要求不高的低频电路中。其容量范围为40pF～4μF，低压聚酯电容器额定电压为63V～630V。
涤纶电容器
聚苯乙烯电容器（CB），以聚苯乙烯薄膜为介质，以金属箔或金属化薄膜当电极制成的电容器，其实物如图所示。适用于对稳定性和损耗要求较高的电路。其容量范围为10pF～1μF，额定电压为100V～30kV。
聚苯乙烯电容器
聚丙烯电容（CBB），聚丙烯电容是以金属箔作为电极，将其和聚丙烯薄膜从两端重叠后，卷绕成圆筒状的构造之电容器，其实物如图所示。性能与聚苯乙烯电容器相似，用于要求较高的电路。其容量范围为1000pF～10μF，额定电压为63V～2kV。
聚丙烯电容
③陶瓷电容器
陶瓷电容器以陶瓷材料作为介质，在陶瓷上覆银制成电极，并在外层涂以各种颜色的保护漆而成的电容器，它又分高频瓷介电容器（CC）和低频瓷介电容器（CT）两种，其实物如图所示。广泛用于电子电路中。其容量范围为1pF～0.1μF，低压陶瓷电容器额定电压为63V～630V。
陶瓷电容器
④云母电容器
云母电容器以云母作为介质的电容器，用金属泊或者在云母上喷涂银做电极板，极板和云母层叠后封固制成的电容器，其实物如图所示。广泛用于电子、电力和通讯设备的仪器仪表中。其容量范围为10pF～0.5μF，额定电压为100V～7kV。
云母电容器
⑤玻璃釉电容器
玻璃釉电容器以玻璃釉粉为介质，将玻璃釉粉压制成薄片，通过调整釉粉的比例，可以得到不同性能的电容器，其实物如图所示。适用于半导体电路和小型电子仪器中的交、直流电路或脉冲电路使用。其容量范围为10pF～0.1μF，额定电压为63V～500V。
玻璃釉电容器
学生小组合作，识别常见电容器，并在任务书上记录。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生学习情况解疑，点评学生学习情况。
任务2 认识可变电容器
学生阅读教材P95，识别常见可变电容器，并在任务书上记录。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生学习情况解疑，点评学生学习情况。
可变电容器是容量可以改变的电容器。可变电容器的图形符号如图所示。
（a）微调电容器 （b）可调电容器
可变电容器的图形符号
①半可变电容器
半可变电容器又称微调电容器，半可变电容器的容量可调范围较小，在各种调谐及振荡电路中作为补偿电容器或校正电容器使用。常见的半可变电容器有陶瓷微调电容器、薄膜微调电容器、拉线微调电容器等，如图所示。
（a）陶瓷微调电容器 （b）薄膜微调电容器 （c）拉线微调电容器
半可变电容器
②可变电容器
可变电容器的容量可调范围大，通常在无线电接收电路中作调谐电容器用，如图所示。
可变电容器
任务3 识读电容器
教师讲解直标法、文字符号法和数码法，学生识别电容器的标称容量、额定工作电压和允许误差，并在学习任务书上作相关记录。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生学习情况解疑，点评学生学习情况。
电容器的型号一般由4部分组成，各部分的含义如图所示。
电容器的型号命名
（2）识读电容器的主要参数
电容器的主要参数有额定工作电压、标称容量和允许偏差等。
①额定工作电压
电容器的额定工作电压是指在一定温度控制范围内，电容器连续工作所能承受的最大电压。电容器的额定电压一般直接标在电容器上。
②标称容量
电容器的标称容量是指电容器表面所标的容量，它表征了电容器储存电荷的能力，是电容器的重要参数。常用的有E6、E12、E24标称系列。
③允许误差
电容器的允许误差是指电容器实际容量与标称容量的之间的误差，电容器的偏差一般直接标在电容器上。
电容器主要参数的标注方法有直标法、文字符号法、数码法和色标法。
①直标法
电容器的各种参数直接用数字标注在电容器上的表示方法。如图所示，图（a）电容器的标称容量为22μF、额定工作电压为400V，图（b）电容器的标称容量为3.3μF、额定工作电压分别为250V。
（a） （b）
电容器直标法
②文字符号法
文字符号法是由数字和字母相结合表示电容器的容量，文字符号前面的数字表示整数值，字母符号后面的数字表示小数点后面的小数值。如图所示，4n7表示电容器电容量为4.7nF，即4700pF。
③数码法
标称容量一般用三位数字来表示容量的大小，前两位数字表示有效数字，第三位数字表示倍乘，即零的个数，单位为pF。如图所示，图（a）中，105表示电容器容量为10×105＝1000000pF＝1μF，J表示允许误差为±1%，额定工作电压为250V。图（b）中，335表示电容器容量为33×105＝3300000pF＝3.3μF，K表示允许误差为±10%，额定工作电压为630V。
（a） （b）
图4.22 电容器数码法
④色标法
色标法是用不再颜色的带或点在电容器表面标出标称容量。电容器的色码一般只有三环，前二环色码表示有效数字，第三环色码表示倍率，单位为pF。如图所示色码电容器，色环按顺序排列分别为黄、紫、棕色，则该电容器的标称容量为47×101=470pF。
电容器色码表示法
4.识别电容器的的极性
对于有极性的电容器，可以从外观识别其正、负极性。
（1）未使用过的电解电容器以引线的长短来区分电容器的正、负极，长引线为正极，短引线为负极，如图所示。
以引线的长短来区分电容器的正、负极
（2）也可以通过电容器外壳标注来区分，如有些电容器外壳标注负号对应的引线为负极，如图所示。
通过电容器外壳标注来区分
（三）任务小结
学生小结本次课知识与技能要点，以小组为单位完成任务评价表。
任务评价表
序号 考核项目 配分 评分细则 得分
1 认识常见固定电容器 20 1. 能正确识别电容器，识别错误每个扣5分 2. 能正确画出电容器的图形符号，符号错误每个扣5分
2 认识常见可变电容器 20 1. 能正确识别可变电容器，识别错误每个扣5分 2. 能正确画出可变电容器的图形符号，符号错误每个扣5分
3 识读电容器主要参数 30 1.能正确识读电容器的额定工作电压，识读错误每个扣2分 2.能正确识读电容器的标称容量，识读错误每个扣3分 3.能正确识读电容器的允许误差，识读错误每个扣3分
4 识别电容器的极性 10 能正确识别电容器的极性，识别错误每个扣3分
4 安全文明生产 20 1.劳动保护品穿戴符合要求，不符合要求每次扣5分 2．严格遵守操作规程，违规操作每次扣10分 3．安全文明操作，工完场清，不整理工位扣10分
5 合计 100
教师小结；点评、分析学生学习情况；布置作业。
（四）任务拓展
本内容视教学情况，可安排为学生课后延伸拓展作业。
学习超级电容器等相关知识。
十二、作业布置
1.教材P112第1、2题。
2.学习辅导与练习P61－67任务1认识常用电容器。
3.完成任务评价表相关内容。
十三、教学反思
1.学生学习情况反馈
教学的亮点、不足及改进策略
教学附件:
课后拓展材料
超级电容器
随着社会经济的发展，人们对于绿色能源和生态环境越来越关注，超级电容器作为一种新型的储能器件，越来越受到人们的重视。
超级电容器又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电容、法拉电容、电化学电容器或双电层电容器（英文名称为EDLC，即Electric Double Layer Capacitors），是靠极化电解液来存储电能的新型电化学装置，如图所示。它是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型功率型储能元件，其批量生产不过几年时间。同传统的电容器和二次电池相比，超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。
超级电容器
在小功率应用超级电容器方面，国内不少厂商都开发出了相应的应用或替代方案，使其产品获得了具体应用。部分公司的产品已经应用到太阳能高速公路指示灯、玩具车和微机后备电源等领域。目前，国内厂商也很注重超级电容器的大功率应用，如环保型交通工具、电站直流控制、车辆应急启动装置、脉冲电能设备等。如图所示是新能源超级电容器公交车。 新能源超级电容器公交车
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