电工教具教学

电工教具教学耳闻之不如目见之，目见之不如足践之。这一格言道出了人们获取知识途径的真谛。许多事实充分证明:百闻不如一见,百见不如一做。听说了可能忘记，看见了容易记住，动过手就理解了、加深记忆了。我们要为学生多创造观察、动手的机会。制做在教室能够动手操作的教具，让学生能观察、能动手、敢动手。以提高学习兴趣、学习效率。电工的理论性和操作性都要求很强。成为优秀电工不容易，优秀电工较缺。电工要靠灵活的脑筋、多动手理解，动过手就不容易忘记。培训机构、上级领导要为电工多创造观察、动手的机会。一、电阻串联电阻串联的目的，就是增大电阻值、增大电阻的功率。当没有所需要的合适电阻时，就可以利用现有的其它电阻通过串联得来。如果有4个相同的电阻，其2个串联再并联，则总阻值不变，但是功率增大到4倍。精密电阻箱，有6个波段开关，每个开关分11个档（0——10）。最小档位从0.1Ω开始，最大档位是10×10000欧姆。电阻箱的电阻值范围0.1Ω——111111欧姆（1+10+100+1000+10000+100000=111111欧姆=111.111kΩ）。可以输出电阻的大小种类为11×10×9×8×7×6=332640种。图教具实物照片图教具原理图二、简单串并联切换电路灯泡并联的好处是开关互不影响，大小（明暗）互不影响。灯泡串联的好处，井下127V的灯泡串联起来就可以点在楼道，而且寿命长。小电珠串联起来就好看、省电——节日灯。马路十字口，红灯串联上绿灯，一旦红灯吹了，绿灯也不会亮（最简单、最可靠的互锁）。验电笔串联大阻值电阻，就限流（或者叫降压）了，人体感觉不到。电磁仪表串联大电阻就可以测量高电压。发光二极管串联大电阻就可以作为220V电源指示——饮水机。饮水机的指示灯充分体现了电阻串并联电路的特点。绿灯，简单、耗电小、成本低。100kΩ—300kΩ的电阻，几乎承载了全部的电源电压——大电阻分担大电压。即大电阻起到了限流的作用——电流很小、烧不坏发光二极管、耗电小。红灯组件与加热钨丝是并联。当温控接点打开时，红灯组件与加热钨丝并联后再与黄灯组件串联。红灯组件与加热钨丝并联后的总电阻不超过48.4Ω。电压主要加在了黄灯组件上，黄灯亮，红灯不亮。当温控接点闭合时，黄灯组件被短路，黄灯组件两端电压为0，黄灯灭；电源电压加在红灯组件和加热钨丝，红灯亮、钨丝加热。大小电阻串联电路，短路大电阻对电路影响大——温控接点接通。短路小电阻对电路影响小。原来是小电阻，再串入大电阻，对电路影响大——温控接点断开。黄灯靠温控接点接通，而熄灭，红灯靠温控接点断开，而熄灭。不仅是断开接点能熄灭灯，接通接点也能熄灭灯。串联电路，如果某元件能够承受电源电压，则其他元件可以被短路。对于两个元件串联电路，如果任意一个元件都能承受电源电压，则这两元件可以分别被短路。注意！不可同时都短路。下图是可切换的串并联电路。当开关Q在上方时，两灯泡串联；当开关Q在下方时，两灯泡并联。可以方便地演示大小灯泡或相同灯泡串并联。大灯泡电阻小，小灯泡电阻大。当灯泡标注的电压一定时，功率与灯泡本身电阻成反比。即大功率灯泡(简称大灯泡)钨丝粗而短、电阻小，小功率灯泡(简称小灯泡)钨丝细又长、电阻大。（一）灯泡并联1.两灯泡并联，两灯泡上电压相同。U=U1=U22.分流总电流等于各分电流之和。I=I1+I23.两灯泡并联，开关两灯泡，互不影响。灯泡是各自独立电路，开关灯泡互不影响对方。4.两相同灯泡并联，两灯泡亮度相同。5.大小灯泡并联，大灯泡亮，小灯泡暗。两灯泡并联，两灯泡上电压相同，大灯泡亮，小灯泡暗。大灯泡电阻小，小灯泡电阻大。设H1是小灯泡，H2是大灯泡。，∵U1=U2R1＞R2P=𝑈2𝑅∴P1＜P2大灯泡的功率大。也可以这样理解:∵U1=U2R1＞R2I=UR∴I1＜I2大灯泡中的电流大。欧姆定律的解释——电压一定时，电流与电阻成反比。6.灯泡并联用途较广家庭、车间、办公场所的照明灯，几乎都是并联电路。并联电路的特点是开关互不影响，大小、明暗互不影响。（二）灯泡串联1.两灯泡串联，两灯泡中电流相同。I=I1=I22.分压总电压等于各分电压之和。U=U1+U23.两灯泡串联，互相影响当卸掉H2时，H1不亮，H2两端是电源电压。当卸掉H1时，H2不亮，H１两端是电源电压。电阻串联时，一个电阻开路，则总电阻无穷大，无电流，电路不工作。开路的两端就是电源电压。马路十字路口的红绿灯采用串联电路，当红灯吹了时，能够保证绿灯也不会亮。4.两相同灯泡串联，两灯泡亮度相同。两相同灯泡串联，两灯泡中电流相同，两灯泡上电压相同，两灯泡亮度相同。∵R1=R2I1=I2U1=I1R1U2=I2R2∴U1=U2两灯泡上的电压相同。∵P1=I1U1P2=I2U2∴P1=P2两灯泡的功率相同、亮度相同。也可以这样理解:各灯泡平分电源电压。U=U1+U2=2U1消耗功率是并联时的1／4。5.大小灯泡串联两灯泡串联，两灯泡中电流相同，大灯泡暗，小灯泡亮。大灯泡电阻小，小灯泡电阻大。设H1是小灯泡，H2是大灯泡。，∵I1=I2R1＞R2P=𝐼2𝑅∴P1＞P2小灯泡的功率大。也可以这样理解:∵I1=I2R1＞R2U=IR∴U1＞U2大灯泡上的电压高。电阻串联时，大电阻分大电压，小电阻分小电压。所以大电阻上消耗功率大（P＝UI），小电阻上消耗功率小。所以两灯泡串联，小灯泡亮，大灯泡暗或不亮。因为R1＞R2，所以U1＞U2。6.增减小电阻，对总电阻影响小。增电阻就是串联电阻；减电阻就是短接电阻。原有小灯泡，再串联大灯泡时，对原有的小灯泡影响小。原有大小灯泡串联，短接大灯泡时，对原有的小灯泡影响小。7.增减大电阻，对总电阻影响大。原有大灯泡，再串联小灯泡时，对原有的大灯泡影响大。原有大小灯泡串联，短接小灯泡时，对原有的大灯泡影响大。8.增大总耐压值两相同的127V矿用灯泡可以串联接在220V电源上，每个灯泡上面的电压是110V。几十个小电珠串联起来，就做成节日灯，可以用220V供电。9.灯泡串联用途较少节日串串灯，马路十字路口的红绿灯等采用串联电路。（三）另一种串并联电路图当开关K在上方时，两灯泡串联；当开关K在下方时，两灯泡并联。可以方便地演示大小灯泡或相同灯泡串并联。当灯泡标注的电压一定时，灯泡本身电阻与功率成反比。大功率灯泡（简称大灯泡）是小电阻，小功率灯泡（简称小灯泡）是大电阻。①大小灯泡并联时，大灯泡比小灯泡亮。因为大灯泡电阻小，小灯泡电阻大。设H1是小灯泡，H2是大灯泡。R1＞R2，I1＜I2。欧姆定律的解释——电压一定时，电流与电阻成反比。②大小灯泡串联时，小灯泡比大灯泡亮。设H1是小灯泡，H2是大灯泡。R1＞R2。电阻串联时，大电阻分大电压，小电阻分小电压。因为电流相同，所以大电阻上消耗功率大(P＝UI），小电阻上消耗功率小。所以小灯泡亮，大灯泡暗或不亮。因为R1＞R2，所以U1＞U2。演示15W灯泡与15W灯泡串联时，两灯泡亮度相同。演示10W灯泡与15W灯泡串联时，前者比后者亮度强。演示10W灯泡与40W灯泡串联时，前者亮、后者不亮。演示15W灯泡与40W灯泡串联时，前者亮、后者不亮。③两相同灯泡串联。亮度相同，各灯泡平分电源电压。消耗功率是并联时的1／4。④电阻串联时，总电压等于各分电压之和。Ｕ＝U1＋U2⑤电阻串联时，一个电阻开路，则总电阻无穷大，无电流，电路不工作。开路的两端就是电源电压。演示：当卸掉H2时，H1不亮，H2两端是电源电压。演示：当卸掉H1时，H2不亮，H１两端是电源电压。⑥增减小电阻，对总电阻影响小。增电阻就是串联电阻；减电阻就是短接电阻。原有小灯泡，再串联大灯泡时，对原有的小灯泡影响小。演示：只接一个10W灯泡（并联接法），观察亮度。再串联接入40Ｗ灯泡，看10W灯泡亮度。结论，亮度变化不大。原有大小灯泡串联，短接大灯泡时，对原有的小灯泡影响小。演示：10W与40Ｗ灯泡串联，短路40Ｗ灯泡时，10W灯泡的亮度变化不大。⑦增减大电阻，对总电阻影响大。原有大灯泡，再串联小灯泡时，对原有的大灯泡影响大。演示：只接一个40W灯泡（并联接法），观察亮度。再串联接入10Ｗ灯泡，看40W灯泡亮度。结论，40W灯泡不亮了。原有大小灯泡串联，短接小灯泡时，对原有的大灯泡影响大。演示：10W与40Ｗ灯泡串联时，40W灯泡不亮；当短路10Ｗ灯泡时，40W灯泡亮了。⑧两相同的127V矿用灯泡可以串联接在220V电源上，每个灯泡上面的电压是110V。灯泡电阻是钨丝做的。冷态时阻值小、热态时阻值大。灯泡工作在热态，所以，灯泡电路以计算的为准。100W灯泡，计算的阻值为484欧姆；冷却后测量的阻值为33欧姆，点热后立即测量电阻值为110欧姆。测量电压、电流，U=220V，I=0.5A，计算R=U/I=220/0.5=449欧姆。三、多用途可切换串并联电路4刀双掷开关，合在上方H1H2是串联；合在下方H1H2是串并。用灯泡做的电阻串并联演示装置。额定功率（灯泡上标注的功率）大的叫大灯泡，额定功率小的叫小灯泡。大灯泡的电阻值小，小灯泡的在值大。消耗功率大的亮度大，消耗功率小的亮度小。消耗功率大于额定功率，就会吹灯泡，即烧断钨丝、灯泡开路。消耗功率过小，则看不到灯丝的亮度；灯泡中有电流，灯泡上就一定有电压；灯泡中有电流，灯泡不一定就亮。K1、K2、K3是同步开关，是三刀双掷开关。K5、K6单独的，是单刀双掷开关。K1、K2、K3在上方时，H1和H2是串联；K1、K2、K3在下方时，H1和H2是并联。H1和H2是串联时，K5起作用；K5在上方时，短路H1；K5在下方时，短路H2。H1和H2是串联时，K6起作用；K6在上方时，将H3与H1并联；K6在下方时，将H3与H2并联。按功率排序，H1＞H3＞H2，分别叫大灯泡、中灯泡、小灯泡，也叫小电阻、中电阻、大电阻。①三刀开关在下方时，大小灯泡并联，大灯泡亮，小灯泡暗。两灯泡上电压相同，∵P=U2/R∴小电阻消耗功率大。②三刀开关在上方时，大小灯泡串联，大灯泡不亮，小灯泡亮。两灯泡中电流相同，∵P=I2R∴大电阻消耗功率大。再一个理解，大电阻分大电压，分得大电压就会亮；小电阻分校电压，分得小电压就不亮。两灯泡互相构成电流的通路。拧松一个灯泡，另一个灯泡就无电流。同理，一个灯泡吹了，另一个灯泡就无电流。拧松大灯泡，小灯泡将熄灭。此方法可以验证大小灯泡是串联的。拧松小灯泡，大灯泡仍然是不亮。③三刀开关在上方、K5在上方时，短路小电阻，对电路影响不大，仍然是小灯泡亮。串联电路，减少一个小电阻，对电路影响不大。总的耗电量比小灯泡还小。小灯泡再串联大灯泡，总电阻肯定会增加，电流肯定会减小，所以，耗电量就减小了。2014-7-10一、串联电路将小电阻串入大电阻中，对电路影响不大K5由上方搬至中间位，等于将大灯泡串入小灯泡中，仍然只是小灯泡亮，亮度变化不大，即将小电阻串入大电阻中，对电路影响不大。将大电阻串入小电阻中，对电路影响大K5由下方搬至中间位，等于将小灯泡串入大灯泡中，大灯泡由亮变灭，小灯泡变亮；即将大电阻串入小电阻中，对电路影响大。串联电路减去小电阻，对电路影响不大串联电路减去电阻，等于短接该电阻。K5由中间位搬至上方，等于将大灯泡短接，仍然只是小灯泡亮，亮度变化不大，即将小电阻减去，对电路影响不大。串联电路减去大电阻，对电路影响大串联电路减去电阻，等于短接该电阻。K5由中间位搬至下方，等于将小灯泡短接，大灯泡变亮、小灯泡熄灭，即将大电阻减去，对电路影响大。二、并联电路1.将大电阻与小电阻并联，对电路影响不大。K6由中间位搬至上方，等于将大电阻并联在小电阻之上。仍然只是小灯泡H2亮，亮度变化不大，对电路影响不大。2.将电阻与相同电阻并联，对电路影响大。K6由中间位搬至下方，等于将电阻并联在相同电阻之上。原来的大灯泡不亮，变得微亮；原来的一个小灯泡几乎全亮，变得两小灯泡都是半亮。3.并联电路减去大电阻，对电路影响不大并联电路减去电阻等于开路该电阻。K6由上方搬至中间位，等于将大小并联电阻的大电阻开路。仍然只是小灯泡H2亮，亮度变化不大，对电路影响不大。4.并联电路减去相同的电阻，对电路