资源简介

《电子技术基础与技能》半波整流电路
教学设计方案
一、教学概述
本节课选自全国中等职业教育课程改革国家规划新教材、高等教育出版社出版，张金华主编《电子技术基础与技能》，是“二极管”的延续、及其应用的重要课程。在本节课中，通过学生应用所学的二极管知识、电工电路知识以及较为熟练的使用示波器和万用表，从而正确选择二极管，组成整流电路来解决实际问题。是二极管最广泛的应用，同时也是所有整流电路的基础，是属于“电子走向生活”的内容，在整个课程体系中起着承上启下的作用，具有十分重要的地位。
二、学习者特征分析
1.学生已经学过了“二极管单向导电性”以及二极管两个极限参数，对二极管的工作原理已经有了认识。
2.学生能够较为熟练地在电工电子台上连接电路，并且能较为熟练地使用示波器与万用表。
3.学生已学过《电工基础》，对安全用电常识已经能够熟记于心。
4.学生对动手实验有较浓厚的兴趣，对纯理论教学则没有激情。
三、教学目标
1.知识与技能
了解使用整流电路的原理，掌握单相半波整流电路的结构以及元器件的作用，理解电路工作原理，能对负载上的直流电压与直流电流进行估算，会根据负载要求设计整流电路以及正确选用二极管和变压器。
2.过程与方法
学生通过“任务”由实验去发现去总结，在团队协作过程中学会运用所学的电路知识解决实际问题。
3.情感、态度与价值观
通过小组实验，培养学生团队协作精神，以及爱科学，学科学，用科学的良好习惯，并由此提高学生学习电子知识的兴趣。
四、重点与难点
重点：半波整流电路的组成、电路中二极管的工作过程以及电路的估算。
难点：实用整流电路中二极管的选用。
五、教学准备
1. 实验器材：电子实验台1张，变压器1个，整流二极管1只，负载电阻1只，万用表1块，双踪示波器1台，连接导线若干。（共8组）
2. 电化教具：《半波整流电器》课件，多媒体投影，Cool Edit pro录音软件。
六、教学流程
（一） 学前导入（激发兴趣）
1.教师清唱《祖国·慈祥的母亲》片段：“亲爱的祖国，慈祥的母亲，长江黄河欢腾着，欢腾着深情，我们对您的深情，啦……” （利用cool录音软件及多媒体演示）。如果我们加入伴奏，并将声音进行美化，又会怎么样呢？答案是恳定的，一定会更好听。那么要实现这一功能，就需要相应的电子设备，而电子电路要正常工作，就需要直流电源。
提问：你家里的电视机，电脑，手机充电器……电器用的是什么电？
通过学生的回答，从而引入：电子产品要正常使用，都必须把交流电转换为直流电，而实现这一功能的电路就是整流电路，（这也就是使用整流电路的原因）。
2.两个概念
交流电：大小和方向都随时间不断变化。
直流电：方向不变。包括脉动直流电（大小在变，方向不变）；平滑直流电（大小和方向都不变）。
交流电波形图 脉动直流电波形图 平滑直流电波形图
整流电路分为半波整流，桥式整流电路，
（二）自主探究（通过任务驱动、师生总结，突出重点；利用例题讲解、作业布置，突破难点）
知识点：电路的组成
任务一：根据任务书半整流电路原理图及参数连接好电路，教师引导启发学生说出电路中各组成元器件的作用。
变压器T：（例 手机充电器需充电电压为几伏，故需要将220V交流降压）
将220V交流电压降压为实际需要的低压交流电压U2
二极管V：（提示二极管的特征单向导电性）将交流电转换为单方向的脉动直流电。
电阻R：负载（消耗电能）。
知识点：半波整流电路的工作过程
利用二极管的单向导电性分析电路的工作过程，在u2正半周期，二极管所加电压为正偏电压，二极管导通，负载有电流通过，有输出电压；在u2负半周期，二极管所加电压为反偏电压，二极管截止，负载没有电流，故没有输出电压。
任务二：根据任务一电路，将双踪示波器的输出探头CH1、CH2分别接到变压器次级和负载两端，接通电源，观察u、U的波形，并将其画在任务书上。
双踪示波器面板图
u的波形图 U的波形图
教师提问：为什么在负载两端的电压波形U与变压器次级两端的电压波形u不一样？（教师提示，可分别根据输入交流电压波形的正半周期与负半周期进行分析，师生共同总结）
结论一：在u的正半周期，U= u。
在u的负半周期，U=0。
由于U只有输入u的周期的一半，所以称为单相半波整流。
教师演示：将任务二中二极管反接，观察负载两端电压U的波形变化。
U的波形图
结论二：若单向半波整流电路中二极管接反后，电路仍能整流，只是输出电压极性改变而已。
知识点：负载直流电压与直流电流的估算
任务三：根据任务二电路，分别利用万用表的交流电压档（10V量程）与直流电压档（10V量程），测试交流电压有效值U和脉动直流电压U，将数据填入任务书，并求出：U/ U的值。
得出公式：U=0.45 U
同时由欧空律可得，I= U/ R=0.45 U/ R
知识点：半波整流电路二极管的选择
任务四；将任务二中的输出探头CH2，由负载两端改接到二极管两端，画出二极管两端电压U的波形。（强调由于双踪示波器的两个输出探头有一个公共端，在这一任务中，必须将CH1探头与电路断开，否则将造成电路短路。）
二极管两端的电压波形图
师生共同得出结论：二极管承受的反峰电压：U= U。
教师讲解：由于二极管与负载是串联关系，根据串联电路特点可得二极管流过的电流I= I
由二极管的极限参数（学生回答）可得半波整流电路中二极管的选用依据
I≥I= I
U≥U= U
实际应用时，可查阅有关半导体器件手册，选用合适的二极管型号。
教材例题讲解
[例1.1]有一直流负载，电阻为1.5KΩ，要求工作电流为10mA，如果采用半波整流电路，试求电源变压器的二次电压U，并选择合适的整流二极管。
解：根据欧姆定律可得
U= I R =10×10×1.5×10V=15V
由U=0.45 U，可得变压器的二次电压有效值
U= U/0.45=15V/0.45≈33V
二极管承受的最大反向工作电压
U= U=×33V≈47V
二极管流过的电流
I= I=10mA
所以二极管选用依据为
I≥10mA
U≥47V
根据二极管参数手册，可选用2CZ82B、IN4001、IN4002等型号整流二极管。
作业布置
某负载功率为0.18W，工作电压为9V，由一个半波整流电路对其供电，整流电路由220V交流电供电，请设计此电路，并说明二极管如何选用？变压器的变比如何选择。
（三）精讲点评，强化技能
首先对学生容易出错的地方强化，如在万用表，示波器的正确使用的问题上等。
其次通过板书，对知识体系进行归纳整理，对重点内容和操作技能进行强调。
（四）拓展延伸
问题一：半波整流电路，负载对电源的利用效率高吗？
结论：不高。
问题二：怎样提高整流电路对电源的利用效率呢？
结论：如果将交流电路的正、负半周期都利用起来，就能大大的提高电源的利用效率，从而为后续课程作好铺垫。
七、板书设计
半波整流电路
（一）电路组成与元器件作用
T：把220V的交流电转换为实际所需的低压交流电
V：将交流电转换为脉动直流电，属于整流元件
R：负载电阻（消耗电能）
（二）半波整流的工作过程
1.在u的正半周期，U= u
2.在u的负半周期，U=0
（三）负载上的直流电压与电流的估算
U=0.45 U
I= U/ R=0.45 U/ R
（四）半波整流电路二极管的选择
I≥I= I
U≥U= U
八、结语反思
实践证明，在教学中，创设一个民主，和谐的课堂氛围，通过学生自己动手，利用多媒体的现代教育手段辅助整个教学过程，能使学生愉快的“享受”学习。
附： “半波整流电路”活动任务书
任务记录表
任务一 电路组成根据任务书半整流电路原理图及参数连接好电路 元器件作用 变压器T
二极管V
电阻R
任务二 电路工作过程根据任务一电路，将双踪示波器的输出探头CH1、CH2分别接到变压器次级和负载两端，接通电源 波形图 　
结论一 在u的正半周期，U= ；在u的负半周期，U=
结论二 二极管接反后，电路_____________
任务三 负载电压与电流估算根据任务二电路，分别利用万用表的交流电压档（10V量程）与直流电压档（10V量程），测试交流电压有效值U2和脉动直流电压UL 测试值 U2=___ __V；UL=__ __V；UL / U2=__ __
结论 UL =__ _ U2；IL=___________________
任务四 二极管的选择将任务二中的输出探头CH2，由负载两端改接到二极管两端 波形图 　
结论 UR=_ _ __U2；I= 二极管选用依据：I≥ ；U≥

展开更多......

收起↑