| 不要只是坐在那里!构建的东西! ! |
学习数学分析电路需要学习和实践。通常,学生通过大量的实践工作示例问题与那些课本提供的检查他们的答案或老师。虽然这是好的,有一个更好的方法。
你会学到更多构建和分析实际电路,让您的测试设备提供“答案”,而不是一本书或另一个人。成功circuit-building练习,遵循这些步骤:
交流电路,电感和电容电抗(阻抗)是一个重要的元素的计算,我推荐高质量(高品质因数)电感和电容和驱动电路和低频电压(电源频率)寄生的影响降到最低。如果你在预算限制,我发现便宜的电子音乐键盘服务以及“功能”发电机生产范围广泛的音频交流信号。一定要选择一个键盘的“声音”密切模仿一个正弦波(“panflute”声音通常是好的),如果正弦波形的计算是一个重要的假设。
像往常一样,避免极高和极低电阻的值,以避免测量误差引起的计“加载”。我建议1 kΩ至100 kΩ电阻值。
一个方法你可以节省时间和减少错误的可能性逐步开始从一个非常简单的电路和添加组件增加其复杂性分析后,而不是为每个实践构建一个全新的电路问题。另一个节省时间的技巧是重用相同的组件在各种不同的电路配置。这种方式,你不需要测量任何组件的价值不止一次。
让电子本身给你答案你自己的“实践问题”!
我的经验,学生需要多练习与电路分析成为精通。为此,教师通常为学生提供大量的工作实践问题,并为学生提供答案检查自己的工作。虽然这种方法使学生精通电路理论,它未能完全教育他们。
学生不需要数学练习。他们也需要真实的,动手实践构建电路和使用的测试设备。所以,我建议以下替代方法:学生应该构建自己的“实践问题”与真正的组件,并尝试数学预测不同的电压和电流的值。这种方式,数学理论“活着,”和学生获得实际能力他们不会获得仅仅通过求解方程。
这种方法的练习后的另一个原因是教学生科学的方法:测试一个假设的过程(在这种情况下,数学预测)通过执行一个真正的实验。学生也将发展真正的故障排除技巧,因为他们偶尔使电路结构错误。
花几分钟时间和你的类来回顾一些“规则”的构建电路之前就开始了。讨论这些问题和你的学生在同一个苏格拉底的方式你通常会讨论工作表的问题,而不是简单地告诉他们他们应该和不应该做什么。总是令我惊讶差学生掌握指令时呈现在一个典型的讲座(教师独白)格式!
一个优秀的方式向学生介绍实际电路的数学分析就是让他们首先确定组件值(L和C)交流电压和电流的测量。当然,最简单的电路,是一个单独的组件连接到一个电源!这不仅可以教学生如何设置交流电路正确和安全,但它也会教他们如何测量电容和电感没有专门的测试设备。
注意被动组件:使用高质量的电容和电感,并尝试使用低频电源。小功率降压变压器适合电感(至少两个电感器在一个包!),只要电压应用于任何小于变压器绕组变压器的额定电压绕组(为了避免饱和的核心)。
写给那些教练可能会抱怨“浪费”时间需要学生建立真正的电路,而不只是数学分析理论电路:
你的课程学生的目的是什么?
如果你的学生将与实际电路,然后他们应该学习尽可能在实际电路。如果你的目标是教育理论物理学家,那么坚持抽象分析,通过各种方法!但是我们大多数人计划为我们的学生做一些在现实世界中与我们给他们的教育。beplay网页版本“浪费”时间建立真实电路将支付巨额红利的时候为他们将他们的知识应用到实际问题。
此外,让学生建立自己的练习教他们如何执行的问题主要研究,从而让他们继续他们的电气/电子自主教育。beplay网页版本
在大多数科学、现实的实验更加困难和昂贵的比电路设置。核物理学、生物学、地质学和化学教授就希望能够有学生高等数学应用到实际实验带来不安全隐患和花费不到一本教科书。他们不能,但你能。你的科学利用固有的便利,得到你的这些学生练习他们的数学很多真正的电路!
假如有人问你区分电子电抗与电阻(R) (X)。你会如何区分这两个相似的概念,用你自己的语言吗?
作为一般规则,电感器(反对变化选择:电压或当前的),他们这样做。(完成句子)。
根据这个规则,确定一个电感器将反应常数交流电流的频率增加。一个电感器或多或少的电压下降,给予更大的频率?解释你的答案。
作为一般规则,电感反对改变当前的,他们通过产生一个电压。
一个电感器将会下降更大数量的交流电压,给定相同的交流电流,在更高的频率。
这个问题是一个定性思维的锻炼:有关利率变化的其他变量,不使用数值量。一般规则表示这是非常,非常重要的对于学生掌握,并能适用于各种环境。如果他们没有了解电感除了这条规则,他们将能够掌握很多电感电路的功能。
|
我们知道瞬时电压和电流在一个电感器有关的公式是这样的:
|
了解这一点,决定在这个正弦波点什么阴谋电感电流电感电压等于零,而电压的正负峰值。然后,将这些点连接到画感应电压的波形:
|
|
有多少相移(度)之间的电压和电流波形?波形是领导和波形滞后?
|
|
对于一个电感器,电压和电流领先滞后,90年的相移o。
这个问题是一个很好的应用微积分的概念导数:关于一个函数(瞬时电压、e)与另一个函数的瞬时变化率(目前,[di / dt])。
一个电感对交流电的反对增加或减少电流增加的频率?也解释了为什么我们称这个反对派的交流电流电感器电抗而不是电阻。
反对交流电流(电抗)的电感随频率增加。我们称这个反对派为“电抗”而不是“抵抗”,因为它在本质上是无耗散。换句话说,电抗造成无力离开电路。
问问你的学生感应电抗与频率之间的关系定义为“直接成比例”或“成反比”。这是两个短语通常用于描述是否科学和工程数量增加或减少另一个量增加。你的学生肯定需要熟悉这两个短语,并能够解释和使用他们的技术讨论。
同时,讨论“无耗散”这个词的含义。我们如何证明表达的反对当前的无耗散是电感?的终极考验是什么?
会发生什么灯泡的亮度随着线圈铁芯移动远离这个电路?解释为什么发生这种情况。
|
|
灯泡会发出美好时,铁芯移动远离线圈,由于感抗(X的变化l)。
后续的问题:电路故障(s)可能会导致灯泡发光亮度应该吗?
一个方向你可能想引导你的学生在这个问题是如何控制使用交流电源这一原则。用一个变量控制交流电源电抗有一个明确的优势和一个变量控制交流电源吗电阻:减少浪费的能量以热的形式。
一个电感额定4亨利受到24伏特的正弦交流电压有效值,60赫兹的频率。写的公式计算感抗(Xl),求出电流通过电感器。
|
这个电感的电流是15.92 mA RMS。
我一直发现定性(大于,小于或等于)分析更加困难学生执行比定量分析(穿孔计算器上的数字)。然而,我一直在工作中发现,人们缺乏定性技能更“傻”定量估计错误,因为他们不能验证他们的计算。
根据这个,我总是挑战我的学生定性分析公式当他们第一次介绍给他们。问你的学生来确定一项的方程将会发生什么如果连任增加,或减少(你选择的方向改变)。必要时使用向上和向下箭头符号交流这些变化图形。你的学生将大大受益的应用数学概念理解这种做法!
在什么频率350 mH 4.7 kΩ电抗电感?写的公式解决这个,除了计算频率。
f = 2.137千赫
一定要问问你的学生证明原公式的代数操作,提供这个问题的答案。代数操作的方程是一个非常重要的技能,它只有通过学习和实践。
多少电感的电感器必须具备提供540Ω电抗在400赫兹的频率?写的公式解决这个,除了计算频率。
L = 214.9 mH
一定要问问你的学生证明原公式的代数操作,提供这个问题的答案。代数操作的方程是一个非常重要的技能,它只有通过学习和实践。
解释所有必要的步骤来计算这个感应交流电路中的电流:
|
|
我马= 15.6
当前不难计算,显然这个问题的最重要的方面是没有数学。相反,它是过程计算:第一,第二,第三,等等,获得最终的答案。
一个电磁阀是一种由电力驱动机械关闭设备。电磁铁线圈产生吸引力的铁“盔甲”,然后打开或关闭阀门来控制一些液体的流动机制。这里是两种不同类型的插图,都表现出一种电磁阀:
|
|
一些构造电磁阀,线圈组可能从阀体,分离这两个部分,以便维护工作可能做在一个没有干扰。当然,这意味着气门机构将不再是由磁场驱动,但至少一块可能是工作上,而不必把一段从不管它可能是连接到:
|
|
这通常发生在更换阀门的机制是必要的。首先,线圈是起飞阀机制,那么维护技术员是免费的从管道拆卸阀体,代之以一个新的阀体。最后,线圈安装在新阀体和电磁再次准备好服务,所有不需要电的线圈电源断开。
然而,如果这样做是在线圈亢奋时,会过热并燃烧在短短几分钟。为了防止这种情况的发生,维护技术人员已经学会通过钢螺丝刀插入线圈的中心孔时从阀体,像这样:
|
|
的钢铁螺丝刀杆取代铁电枢在阀体内,线圈不会过热并燃烧即使持续动力。解释问题的性质(为什么线圈会烧起来当阀体分开)以及为什么铁电枢的螺丝刀到位工作来防止这种情况的发生。
与铁电枢不再中心的电磁线圈,线圈的电感,因此其感抗AC -大大减少除非有其他的东西来代替铁磁电枢。
当我第一次看到这种做法,我几乎落在笑。它既实用又巧妙的,作为一个很好的例子的可变电感(感抗)起源于不同的不情愿。
当交流电源最初是应用于一个吗电动马达(电机轴有机会开始之前),汽车“出现”AC电源是一个大电感:
|
|
如果60 Hz交流电源的电压是480伏特RMS,和汽车最初吸引75安培RMS双刀单掷开关关闭时,电动机绕组电感(L)必须多少?忽略任何线阻力,并承担汽车唯一的反对目前的病情锁定转子感应电阻(Xl)。
Xl= 16.98 mH
在现实中,电机绕组电阻起着实质性的参与这类计算,但是我简化事情有点给学生一个实际的上下文感抗的入门知识。
在分析与电感电路,我们经常假设组成的豪华电感是完美的;即。,纯粹的归纳,没有“流浪”的特性,如绕组电阻或inter-winding电容。
现实生活不那么慷慨。与真正的电感器,我们必须考虑这些因素。一个测量常常用来表达电感是其所谓的“纯洁”问评级,或品质因数。
写的公式计算品质因数(Q)的线圈,和描述的一些操作参数可能会影响这个数字。
|
你的学生应该能够立即理解,问不是一个电感器的静态属性。让他们解释是什么让问不同,基于知识的归纳电抗。
