PAGEPAGE１６汽車電工電子基礎(chǔ)教案課題項(xiàng)目三任務(wù)四電能與電功率計(jì)劃學(xué)時(shí)2學(xué)時(shí)課堂類型任務(wù)驅(qū)動(dòng)型授課時(shí)間教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：理解電能、電功率和最大輸出功率的基本概念了解不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系能力目標(biāo)：掌握電能和電功率的計(jì)算方法掌握最大輸出功率的計(jì)算方法以及電氣設(shè)備的額定電壓、額定電流的驗(yàn)證方法素養(yǎng)目標(biāo)：認(rèn)識(shí)到電能、電功率和最大輸出功率在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中的重要性和應(yīng)用價(jià)值培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能意識(shí)和環(huán)保意識(shí)，讓學(xué)生理解節(jié)約用電和合理使用能源的重要性教學(xué)重難點(diǎn)電能與電功率概念區(qū)別，額定功率與實(shí)際功率區(qū)別教學(xué)方法項(xiàng)目式教學(xué)法教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容【知識(shí)鏈接】一、電功率電功率(簡(jiǎn)稱功率)所表示的物理意義是電路元件或設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)吸收或發(fā)出的電能。兩端電壓為U、通過電流為I的任意二端元件(可推廣到一般二端網(wǎng)絡(luò))的功率大小為P=UI功率的國(guó)際單位制單位為瓦特(W)，常用的單位還有毫瓦(mW)、千瓦(kW)，它們與W的換算關(guān)系是1mW=10-3W；1kW=103W1.吸收或發(fā)出一個(gè)電路最終的目的是電源將一定的電功率傳送給負(fù)載，負(fù)載將電能轉(zhuǎn)換成工作所需要的一定形式的能量。即電路中存在發(fā)出功率的器件(供能元件)和吸收功率的器件(耗能元件)。習(xí)慣上，通常把耗能元件吸收的功率寫成正數(shù)，把供能元件發(fā)出的功率寫成負(fù)數(shù)，而儲(chǔ)能元件(如理想電容、電感元件)既不吸收功率也不發(fā)出功率，即其功率P=0。通常所說的功率P又叫做有功功率或平均功率。2.串聯(lián)電路的功率分配各段電路的電功率跟各段電路的電阻成正比。P1:P2=R1:R23.并聯(lián)電路的功率分配各支路的電功率跟各支路的電阻成反比。P1:P2=R2:R1無(wú)論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路的總功率等于各段電路的功率之和。串并聯(lián)電路中電功率的計(jì)算功率:P=UI=I2R=U2/R二、電能電能是指在一定的時(shí)間內(nèi)電路元件或設(shè)備吸收或發(fā)出的電能量，用符號(hào)W表示，其國(guó)際單位制為焦耳(J)，電能的計(jì)算公式為W=P·t=UIt通常電能用千瓦小時(shí)(kW·h)來(lái)表示大小，也叫做度(電)：1度(電)=1kW·h=3.6×106J 即功率為1000W的供能或耗能元件，在1小時(shí)的時(shí)間內(nèi)所發(fā)出或消耗的電能量為1度?！纠?】有一功率為60W的電燈，每天使用它照明的時(shí)間為4小時(shí)，如果平均每月按30天計(jì)算，那么每月消耗的電能為多少度？合為多少J?解：該電燈平均每月工作時(shí)間t=4×30=120h，則W=P·t=60×120=7200W·h=7.2kW·h即每月消耗的電能為7.2度，約合為3.6×106×7.2≈2.6×107J三、電氣設(shè)備的額定值為了保證電氣設(shè)備和電路元件能夠長(zhǎng)期安全地正常工作，都規(guī)定了額定電壓、額定電流、額定功率等銘牌數(shù)據(jù)。額定電壓——電氣設(shè)備或元器件所允許施加的最大電壓。額定電流——電氣設(shè)備或元器件允許通過的最大電流。額定功率——在額定電壓和額定電流下消耗的功率，即允許消耗的最大功率。額定工作狀態(tài)——電氣設(shè)備或元器件在額定功率下的工作狀態(tài)，也稱滿載狀態(tài)。輕載狀態(tài)——電氣設(shè)備或元器件在低于額定功率的工作狀態(tài)，輕載時(shí)電氣設(shè)備不能得到充分利用或根本無(wú)法正常工作。過載(超載)狀態(tài)——電氣設(shè)備或元器件在高于額定功率的工作狀態(tài)，過載時(shí)電氣設(shè)備很容易被燒壞或造成嚴(yán)重事故。輕載和過載都是不正常的工作狀態(tài)，一般是不允許出現(xiàn)的。四、焦耳定律1.電流的熱效應(yīng)當(dāng)電流通過電阻時(shí)，電流做功而消耗電能，產(chǎn)生了熱量，這種現(xiàn)象叫做電流的熱效應(yīng)。實(shí)踐證明，電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量和電流的平方，導(dǎo)體本身的電阻值以及電流通過的時(shí)間成正比。2.焦耳定律焦耳定律是定量說明傳導(dǎo)電流將電能轉(zhuǎn)換為熱能的定律。內(nèi)容是：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻成正比，跟通電的時(shí)間成正比。焦耳定律數(shù)學(xué)表達(dá)式：Q=I2Rt；對(duì)于純電阻電路可推導(dǎo)出：Q=W=Pt；Q=UIt；Q=(U2/R)t。3.焦耳定律規(guī)定電流通過導(dǎo)體所產(chǎn)生的熱量和導(dǎo)體的電阻成正比，和通過導(dǎo)體的電流的平方成正比，和通電時(shí)間成正比。該定律是英國(guó)科學(xué)家焦耳于1841年發(fā)現(xiàn)的。焦耳定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，它可以對(duì)任何導(dǎo)體來(lái)適用，范圍很廣，所有的電路都能使用。遇到電流熱效應(yīng)的問題時(shí)，例如要計(jì)算電流通過某一電路時(shí)放出熱量；比較某段電路或?qū)w放出熱量的多少，即從電流熱效應(yīng)角度考慮對(duì)電路的要求時(shí)，都可以使用焦耳定律。公式如下：電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱量(焦耳熱)為Q=I2RtI——通過導(dǎo)體的直流電流或交流電流的有效值，單位為A。R——導(dǎo)體的電阻值，單位為Ω。T——通過導(dǎo)體電流持續(xù)的時(shí)間，單位為s。Q——焦耳熱單位為J。五、電功率與電能電功率是電路元件或設(shè)備在單位時(shí)間內(nèi)吸收或發(fā)出的電能，P=UI。電能是指在一定的時(shí)間內(nèi)電路元件或設(shè)備吸收或發(fā)出的電能量，W=P·t=UIt1度(電)=1kW·h=3.6×106J為了保證電氣設(shè)備和電路元件能夠長(zhǎng)期安全地正常工作，都規(guī)定了額定電壓、額定電流、額定功率等銘牌數(shù)據(jù)。六、負(fù)載獲得最大功率的條件圖3-4-1電源輸出功率與外電路(負(fù)載)電阻的關(guān)系曲線根據(jù)歐姆定律和以上知識(shí)容易證明：在電源電動(dòng)勢(shì)E及其內(nèi)阻保持不變時(shí)，負(fù)載R獲得最大功率的條件是R=R0，如圖3-4-1所示，此時(shí)負(fù)載的最大功率值為電源輸出的最大功率是【例2】如圖3-4-2所示，直流電源的電動(dòng)勢(shì)E=10V、內(nèi)阻R0=0.5Ω，電阻R1=2Ω，問：可變電阻RP調(diào)至多大時(shí)可獲得最大功率Pmax？圖3-4-2解：將(R1+R0)視為電源的內(nèi)阻，則RP=R1+R0=2.5Ω時(shí)，RP獲得最大功率?！救蝿?wù)實(shí)施】為一個(gè)汽車遠(yuǎn)光前照燈更換熔斷器，電路圖按如圖3-4-3所示連接，已知蓄電池電壓為12V，遠(yuǎn)光燈額定值為12V、55W，試問應(yīng)更換額定電流為多大的熔斷器?圖3-4-31.準(zhǔn)備工作按表3-4-1準(zhǔn)備工具、設(shè)備、元器件及導(dǎo)線，檢查設(shè)備外觀是否完好。表3-4-1復(fù)雜電路元器件清單表序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格單位數(shù)量1蓄電池12VDC/9VDC塊22開關(guān)只13燈12V/10W只14熔斷器10A只15導(dǎo)線BVR1.0mm2根若干6燈泡12V/55W只22.連接電路依照?qǐng)D3-4-1連接電路，測(cè)量支路電流和總電流。將操作結(jié)果填入表3-4-2。表3-4-2復(fù)雜電路操作結(jié)果表步驟操作方法操作現(xiàn)象現(xiàn)象說明1額定電流計(jì)算值2測(cè)量值33.清理現(xiàn)場(chǎng)實(shí)操結(jié)束，斷開電源，拆除導(dǎo)線，按6s要求，清理現(xiàn)場(chǎng)，收拾工具、設(shè)備，整理操作臺(tái)，清掃場(chǎng)地，完成任務(wù)評(píng)價(jià)表?！救蝿?wù)評(píng)價(jià)】計(jì)算電能與電功率任務(wù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表3-4-33-4-3分計(jì)算電能與電功率任務(wù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)名稱組別學(xué)生姓名工位號(hào)用時(shí)長(zhǎng)序號(hào)評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)價(jià)要點(diǎn)配分學(xué)生自評(píng)小組互評(píng)教師評(píng)價(jià)小計(jì)1知識(shí)理解理解電能、電功率和最大輸出功率的基本概念10了解不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系10掌握電能和電功率的計(jì)算方法202電路連接掌握最大輸出功率的計(jì)算方法10掌握電氣設(shè)備的額定電壓、額定電流的驗(yàn)證方法10任務(wù)表單填寫完整103團(tuán)隊(duì)協(xié)作參與組內(nèi)學(xué)習(xí)，分享學(xué)習(xí)成果104安全文明遵守安全文明操作規(guī)程，無(wú)事故發(fā)生105清掃清潔按6s要求清理現(xiàn)場(chǎng)，擺放器件10總分100教師簽名總計(jì)教學(xué)評(píng)價(jià)與小結(jié)依據(jù)計(jì)算電能與電功率任務(wù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的打分情況進(jìn)行課堂點(diǎn)評(píng)。知識(shí)點(diǎn)歸納：電能與電功率的關(guān)系：電能是電功率在一段時(shí)間內(nèi)的積分結(jié)果。換句話說，電功率是單位時(shí)間內(nèi)消耗的電能，單位為瓦特（W）。最大輸出功率的計(jì)算：最大輸出功率是在給定電源內(nèi)阻的情況下，電源輸出的最大功率。最大輸出功率與負(fù)載電阻的關(guān)系：當(dāng)負(fù)載電阻等于電源內(nèi)阻時(shí)，電源輸出的最大功率。這是因?yàn)樵谶@種情況下，電源的內(nèi)阻和