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電工技術(shù)實(shí)驗教材特點(diǎn)分析論文
一、實(shí)驗目的應具有明確的“任務(wù)性”
諸多實(shí)驗方面的教材對實(shí)驗目的的要求通常是了解什么，熟悉什么，掌握什么。筆者認為這樣沒(méi)有任務(wù)要求，若寫(xiě)為會(huì )什么、能做什么，也就是提出明確的任務(wù)要求和能力要求，使學(xué)生知道這次實(shí)驗是要干什么，實(shí)驗完成后自己的操作能力應該有哪些提高會(huì )更好。表1是微分和積分電路的應用實(shí)驗，指出了明確的任務(wù)和能力要求。
二、實(shí)驗內容應具有“應用性”
直流電橋電路是“電工技術(shù)”課程直流電路中一個(gè)非常典型的電路，從電路分析的角度看它可以提高學(xué)生的電路分析能力；從知識應用性的角度看，電橋電路應用十分廣泛。例如：壓力傳感器或壓力變送器的測量電路采用直流電橋電路，儀表測量溫度時(shí)冷端溫度補償可用補償電橋法，自動(dòng)電子電位差計測量橋路等等。由此可見(jiàn)，設計一個(gè)實(shí)踐性較強的直流電橋電路實(shí)驗，意義是非常深遠的。本文以直流電橋電路測量溫度為例，來(lái)說(shuō)明電工基礎實(shí)驗與實(shí)際應用兩者的結合，使學(xué)生通過(guò)電工基礎實(shí)驗更加深刻地認識和體會(huì )到，專(zhuān)業(yè)基礎課程與專(zhuān)業(yè)課程的聯(lián)系及紐帶關(guān)系，從而具備一種善于思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。以下簡(jiǎn)要介紹電橋電路實(shí)驗方法及特點(diǎn)，供大家參考。
1.用不平衡電橋電路測量溫度方法（間接法）
利用熱電阻測量溫度，將溫度變化轉化為導體或半導體的阻值Rt的變化。通常顯示儀表方便接受電壓或電流信號，為此常采用電橋來(lái)測量Rt阻值的變化，并轉化為電壓輸出。
2.本實(shí)驗的特點(diǎn)
部分實(shí)驗教材通常只是利用直流單臂電橋和雙臂電橋測量電阻，也可理解為測量?jì)x器使用方法的掌握。本實(shí)驗的特點(diǎn)筆者認為有如下幾點(diǎn)：
�。�1）可以學(xué)習電路的連接方法；
�。�2）可以學(xué)會(huì )電橋電路中元器件參數選配原則和方法，從而更加深刻地認識和理解電橋電路的結構和特點(diǎn)；
�。�3）通過(guò)不平衡電橋電路測量溫度的原理和實(shí)驗方法，學(xué)生可通過(guò)制作電橋電路并且測量溫度，清楚該電路在實(shí)際工程中的應用，而不是僅作為一直流電路或一個(gè)測量?jì)x器來(lái)看待。
三、驗證實(shí)驗結果的方法應具有“趣味性”
本文以疊加定理實(shí)驗為例進(jìn)行說(shuō)明。
1.T型電阻網(wǎng)絡(luò )驗證疊加定理
�。�1）電路原理說(shuō)明。本實(shí)驗的T型電阻網(wǎng)絡(luò )如圖2所示是由100Ω和200Ω兩種規格的電阻構成。其中，S3-S0為4個(gè)模擬電子開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)的狀態(tài)受輸入的數字信號D3-D0控制。當Di=1（高電平）時(shí)，開(kāi)關(guān)Si置到基準電壓源UREF；當Di=0（高電平）時(shí)，開(kāi)關(guān)Si置到接地端。
�。�2）驗證電路中某一支路電壓或電流疊加方法�；鶞孰妷涸碪REF選取6V。首先將邏輯開(kāi)關(guān)S0置“1”，即S0支路有UREF單獨作用，觀(guān)察電流表的讀數，同時(shí)用萬(wàn)用表測量UDE的電壓。按照表3要求的邏輯開(kāi)關(guān)狀態(tài)逐一完成操作。
2.本實(shí)驗的特點(diǎn)
傳統驗證疊加定理實(shí)驗的電路如圖3，數據記錄如表4。筆者認為它雖然可以驗證疊加定理的關(guān)系，但存在沒(méi)有將趣味性融入實(shí)驗的缺陷。一件非常有趣的事情會(huì )使人記憶猶新。同樣，一次有趣的實(shí)驗會(huì )使學(xué)生受益匪淺。疊加定理的內容是：“在任何由線(xiàn)性電阻、線(xiàn)性受控源及獨立源組成的電路中，每一元件的電流和電壓等于每一個(gè)獨立源單獨作用于電路時(shí)，在該元件上所產(chǎn)生的電流和電壓的代數和�！比绾螌⒖菰�、乏味的定理轉變成具有娛樂(lè )性的實(shí)驗呢？數字電子技術(shù)中的D/A轉換器電路即4位T型電阻網(wǎng)絡(luò )電路可以較好地替代圖中的電路。筆者認為采用該電路的特點(diǎn)有以下幾個(gè)：
�。�1）器件的數量雖然較多，但規格少，便于選擇，學(xué)生易掌握；
�。�2）組合邏輯開(kāi)關(guān)的工作方式代替獨立源的工作狀態(tài)，實(shí)驗過(guò)程中操作和轉換靈活、方便，變化多樣，學(xué)生可以感到趣味無(wú)窮，極為有趣；
�。�3）電路分析過(guò)程多而不難，且極有規律，留給學(xué)生無(wú)限的遐想和思索；
�。�4）實(shí)驗效果明顯，測試數據較多但結果十分準確。
四、實(shí)驗題目應具有“形象性”
“電工技術(shù)”課程交流電路中，電阻、電感、電容組合的串并聯(lián)電路應用十分廣泛。例如：
�。�1）在電阻和電感串聯(lián)電路中并聯(lián)合適的電容，可以提高電路的功率因數；
�。�2）電阻、電感、電容構成串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振電路，可以對傳輸信號進(jìn)行選擇�？梢�(jiàn)，學(xué)生掌握和理解這些知識點(diǎn)是非常重要的。但是，RLC電路的電路分析較為復雜和抽象，學(xué)生學(xué)習中普遍感到困難，借助于實(shí)驗來(lái)幫助學(xué)生解決這一難題是一個(gè)很好的辦法。
日光燈電路是典型的電阻、電感串聯(lián)電路，故在許多實(shí)驗教材中都有這個(gè)實(shí)驗。在R—L電路并聯(lián)一合適電容C，可提高電路的功率因數，實(shí)驗名稱(chēng)為“功率因數的提高”。筆者認為若將名稱(chēng)寫(xiě)為“日光燈電路能量需求最小化”則更為形象和生動(dòng)。理由如下，并聯(lián)電容后，電路中R—L支路電流是沒(méi)有變化的，而電路的總電流減小了，也可以理解為并聯(lián)一恰當電容后，可以使電源提供給日光燈的能量最小，但日光燈亮度卻沒(méi)有減弱。若學(xué)生見(jiàn)到實(shí)驗題目是日光燈電路能量需求最小化時(shí)，很自然會(huì )想到有功功率、無(wú)功功率和視在功率這些知識及關(guān)系，同時(shí)又可將枯燥的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)轉換為有感性認識的語(yǔ)言。
五、小結
如果將上述“四性”引入到“電工技術(shù)”課程的實(shí)驗教材中，可改變原有的傳統編寫(xiě)模式，對實(shí)驗教師和學(xué)生對“電工技術(shù)”實(shí)驗的理解和認識，實(shí)驗教師如何將實(shí)驗課“上活”，學(xué)生如何將實(shí)驗課“學(xué)活”，都可較好地起到指導和引領(lǐng)作用。
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