汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)教案汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)任務(wù)15單相半波整流電路的連接、檢測和故障分析學(xué)習(xí)內(nèi)容單相半波整流電路的連接、檢測和故障分析教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能目標(biāo)1.了解二極管的結(jié)構(gòu)、類型和表示符號(hào)2.掌握二極管的簡單判斷及檢測方法3.了解半波整流電路的組成、工作原理4.能熟練規(guī)范根據(jù)電路圖完成整流電路的實(shí)物連接5.能熟練規(guī)范用萬用表、示波器，對(duì)整流電路進(jìn)行電圧、電流檢測和波形讀取過程與方法目標(biāo)1.能夠通過小組，合作完成任務(wù)；2.能夠利用信息化手段自主探究整流電路的連接、檢測與故障分析。情感態(tài)度與價(jià)值觀能夠嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致、規(guī)范地進(jìn)行專業(yè)操作，培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)。教學(xué)重點(diǎn)單相半波整流電路的連接教學(xué)難點(diǎn)單相半波整流電路的檢測教法講授法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、小組合作法學(xué)法自主探究法、合作學(xué)習(xí)法、實(shí)踐操作法教學(xué)教具萬用表、實(shí)驗(yàn)箱、示波器、導(dǎo)線、二極管、燈泡、熔斷器、資源學(xué)習(xí)平臺(tái)等教學(xué)內(nèi)容課前準(zhǔn)備學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)習(xí)整流電路的基本原理，完成課前任務(wù)書，按成績異質(zhì)分組，做好知識(shí)和組織準(zhǔn)備。教師根據(jù)學(xué)生課前測試與反饋，統(tǒng)計(jì)出學(xué)生課前學(xué)習(xí)的易錯(cuò)點(diǎn)和難點(diǎn)，調(diào)整并定位本課重難點(diǎn)。教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)箱、萬用表、燈泡、導(dǎo)線、二極管等教學(xué)器材，確保設(shè)備完好可用。情境創(chuàng)設(shè)任務(wù)分析車主描述近日儀表上充電指示燈經(jīng)常亮起，經(jīng)過維修技師對(duì)電源線路全面檢測后，懷疑與發(fā)電機(jī)的整流電路相關(guān)的，你能不能幫忙技師對(duì)整流電路進(jìn)行檢測分析？任務(wù)分析本任務(wù)將講解半波整流電路的基礎(chǔ)知識(shí)，主要包括半導(dǎo)體和二極管的認(rèn)識(shí)，半波整流電路的組成、波形特點(diǎn)，以及基本電學(xué)參數(shù)。通過引入具體的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生讀懂半波整流電路圖，在實(shí)驗(yàn)箱上完成基本半波整流電路的連接、檢測與故障診斷等工作任務(wù)。結(jié)構(gòu)原理理論必知一、半導(dǎo)體顧名思義：常溫下導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體(conductor)與絕緣體(insulator)之間的材料，叫做半導(dǎo)體（semiconductor）。常用的有硅和鍺材料兩種。該種物質(zhì)具有熱敏性、光敏性和摻雜性。利用了它的摻雜特性，我們?cè)诩儍舻墓杌蜴N材料半導(dǎo)體（本征半導(dǎo)體）中摻入某種特定的元素就形成了P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。二、二極管我們把P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體經(jīng)過特殊的工藝結(jié)合在一起就形成了一個(gè)PN結(jié)，然后將PN結(jié)封裝起來，引出兩個(gè)電極，就構(gòu)成半導(dǎo)體二極管，也稱晶體二極管。幾乎在所有的電子電路中，都要用到半導(dǎo)體二極管，它在許多的電路中起著重要的作用，它是誕生最早的半導(dǎo)體器件之一，其應(yīng)用也非常廣泛。二極管最明顯的性質(zhì)就是它的單向?qū)щ娞匦?，就是說電流只能從一邊過去，卻不能從另一邊過來(從正極流向負(fù)極)。1、二極管的符號(hào)、結(jié)構(gòu)及類型二極管的表示符號(hào)如圖7-3所示。常用的二極管的外形如圖7-4所示。圖7-3二極管的表示符號(hào)圖7-4二極管的外形二極管的結(jié)構(gòu)有三種，點(diǎn)接觸型、面接觸型、平面型，如圖7-5所示。圖7-5二極管結(jié)構(gòu)類型二極管種類有很多，按照所用的半導(dǎo)體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（Si管）。按用途分可以分為普通二極管和特殊二極管，普通二極管包括檢波二極管、整流二極管、開關(guān)二極管和穩(wěn)壓二極管；特殊工極管包括變?nèi)荻O管、光電二極管和發(fā)光二極管。2、二極管的導(dǎo)電特性二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦?。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。（1）、正向特性。在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會(huì)導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）以后，二極管才能導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V），稱為二極管的“正向壓降”。（2）、反向特性。在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會(huì)有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會(huì)急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。二極管單向?qū)щ娦詸z測萬用表自檢后，使用萬用表的二極管檔，用紅黑表筆交替接觸二極管的陽極和陰極兩次，檢驗(yàn)二極管的單向?qū)щ娦?。圖7-6萬用表檢測二極管單向?qū)щ娦允紫?，如圖將紅色表筆接觸二極管陽極，同時(shí)黑色表筆接觸二極管陰極，讀數(shù)為0.5V左右，這是二極管的正常管壓降，顯示二極管處于正向?qū)顟B(tài)。其次，交換紅黑表筆位置，將紅色表筆接觸二極管陰極，同時(shí)黑色表筆接觸二極管陽極，讀數(shù)為無窮大，顯示二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)。經(jīng)過兩次測量，二極管一次為正向?qū)顟B(tài)，一次為反向截止?fàn)顟B(tài)，判斷二極管具有單向?qū)щ娦浴Ｋ?、二極管的參數(shù)在使用各種半導(dǎo)體器件時(shí)，要根據(jù)它們的實(shí)際工作條件確定它們的參數(shù)，然后從相應(yīng)的半導(dǎo)體器件手冊(cè)中查找出適合的半導(dǎo)體器。二極管的主要參數(shù)有：1、最大整流電流最大整流電流指二極管長期工作時(shí)允許通過的最大正向平均電流。實(shí)際工作時(shí)，管子通過的電流不應(yīng)超過這個(gè)數(shù)值，否則將導(dǎo)致管子過熱而損壞。最大反向電壓是指二極管不被擊穿所容許的最高反向電壓。為安全起見，一般而言為反向擊穿電壓的1/2-2/3。最大反向電流指二極管在常溫下承受最高反向工作電壓時(shí)的反向漏電流，一般很小，但其受溫度影響較大。當(dāng)溫度升高時(shí)，顯著增大。五、單相半波整流電路單相半波整流電路如圖7-7，圖中為電源變壓器，為電阻性負(fù)載。圖7-7單相半波整流電路1.電路工作原理設(shè)變壓器二次繞組的交流電壓為式中，為變壓器二次電壓有效值；為交流電壓角頻率。的波形如圖7-8所示，設(shè)的正半周期內(nèi)，二次繞組電壓瞬時(shí)極性，上端a為正，下端b為負(fù)，二極管正偏導(dǎo)通，二極管和負(fù)載上有電流流過，方向如圖所示。若忽略二極管導(dǎo)通時(shí)的正向壓降，則。在的負(fù)半周期內(nèi)，二次繞組的瞬時(shí)極性上端a為負(fù)，下端b為正，反偏截止，上電壓為0，二極管反偏電壓。負(fù)載上的電壓和電流波形如圖，該電路只利用了電源電壓的半個(gè)周期，故稱半波整流電路。該電路在負(fù)載上得到的單向脈動(dòng)直流電壓和電流。負(fù)載上輸出的平均電壓和平均電流計(jì)算（1）負(fù)載上輸出平均電壓流過負(fù)載上的平均電流二極管不到同時(shí)承受的最高反向電壓如圖，其值為圖7-8單相半波整流電路波形圖小組合作任務(wù)實(shí)施1.學(xué)生小組合作，按計(jì)劃在實(shí)驗(yàn)箱上找到相關(guān)部件。在操作過程中遇問題，可以利用資源學(xué)習(xí)平臺(tái)查閱相關(guān)技術(shù)文件、視頻等。在老師講解操作問題時(shí)，暫停操作并認(rèn)真聽講和學(xué)習(xí)。利用信息手段解決實(shí)際操作中遇到的各種問題，大大提升信息收集和處理的能力。2.教師提示實(shí)車操作注意事項(xiàng)、安全性、規(guī)范性；教師組間巡視各操作小組實(shí)時(shí)情況，及時(shí)幫助學(xué)生解決實(shí)操過程中的多發(fā)問題、難點(diǎn)問題，融入安全意識(shí)和7S理念的滲入。3.實(shí)訓(xùn)電路及作業(yè)工單：實(shí)訓(xùn)電路表1作業(yè)工單標(biāo)識(shí)符序號(hào)任務(wù)步驟名稱標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)（s）技術(shù)要點(diǎn)潛在失效模式完成與否口1儀器設(shè)備檢查校驗(yàn)設(shè)備清點(diǎn)30s檢查電工電子實(shí)驗(yàn)箱、萬用表、燈泡、二極管、5A保險(xiǎn)絲及導(dǎo)線有無缺失★2萬用表自檢15s萬用表檔位選擇歐姆檔200Ω，紅黑表筆短接，確保測量數(shù)值＜1Ω★十3單相交流電源電壓檢查15s萬用表檔位選擇交流電壓檔20v，紅表筆接實(shí)驗(yàn)箱電源正極，黑表筆接電源負(fù)極，確保電壓為15V左右造成萬用表損壞★4檢查燈泡EL和燈座是否完好30s用萬用表200Ω檔測量燈泡EL和燈座兩端電阻值，確保阻值為3Ω左右造成電路無法工作★5檢查二極管VD是否完好用萬用表二極管檔測量二極管的單向?qū)ㄐ?，測量值正向0.5V，負(fù)向∞造成電路無法工作★6檢查保險(xiǎn)絲的好壞30s根據(jù)電路圖選擇規(guī)格為5A的保險(xiǎn)絲，安裝在實(shí)驗(yàn)箱保險(xiǎn)絲盒內(nèi)并檢查其電阻值，確保阻值＜1Ω造成線路損壞★7檢查開關(guān)K是否完好30s用萬用表200Ω檔測量K閉合和斷開時(shí)的電阻值，確保阻值為＜1Ω和∞造成電路無法工作★8檢查連接導(dǎo)線是否完好60s用萬用表200Ω檔測量各連接導(dǎo)線的電阻值，確保阻值＜1Ω造成電路無法工作▲口9線路連接連接線路(1-2)30s用紅色導(dǎo)線連接單相交流電源正極和保險(xiǎn)絲輸入端造成電路無法工作口10連接線路(3-4)30s用導(dǎo)線連接保險(xiǎn)絲輸出端和開關(guān)K左端造成電路無法工作口11連接線路(5-6)30s用導(dǎo)線連接開關(guān)K右端和二極管VD左端造成電路無法工作口12連接線路(7-8)30s用導(dǎo)線連接二極管VD右端和燈泡EL左端造成電路無法工作口13連接線路(9-10)30s用黑色導(dǎo)線連接燈泡EL右端和單相交流電源負(fù)極造成電路無法工作口14通電前線路檢測與記錄測量1點(diǎn)和4點(diǎn)之間的電阻30s萬用表選用歐姆檔200Ω，紅黑表筆接測量點(diǎn)1和3口15測量7點(diǎn)和10點(diǎn)之間的電阻30s萬用表選用歐姆檔200Ω，紅黑表筆接測量點(diǎn)2和5口16K閉合，測量2點(diǎn)和8點(diǎn)之間的電阻30s萬用表選用歐姆檔200Ω，K閉合，紅黑表筆接測量點(diǎn)2和8口17測量5點(diǎn)和8點(diǎn)管壓降30s萬用表選用二極管檔，紅黑表筆接測量點(diǎn)5和8口18通電后線路檢測與記錄電路實(shí)現(xiàn)功能描述通電，測量1點(diǎn)電位60s萬用表選用交流電壓檔20V，紅表筆接測量點(diǎn)1，黑表筆接負(fù)極造成萬用表損壞口19通電K閉合，測量7點(diǎn)電位30sK閉合，萬用表選用直流電壓檔20V，紅表筆接測量點(diǎn)7，黑表筆接負(fù)極造成萬用表損壞口20通電K閉合，測量EL兩端電壓30sK閉合，萬用表選用直流電壓檔20V，紅黑表筆接EL兩端測量點(diǎn)造成萬用表損壞口十21通電K閉合，測量流過EL的電流60s斷開電源，選用萬用表電流檔合適量程，將萬用表串入點(diǎn)7和8之間，通電并閉合K造成萬用表損壞和觸電危險(xiǎn)▲十22檢測燈泡EL兩端電壓波形圖60s使用示波器檢測燈泡EL兩端電壓造成示波器損壞▲23電路實(shí)現(xiàn)功能簡要分析30s分析K1閉合，燈泡EL的工作狀況口24場地整理整理儀器設(shè)備120s整理萬用表、導(dǎo)線等評(píng)價(jià)反饋總結(jié)提升1.學(xué)生小組收集作業(yè)過程中出現(xiàn)的問題，根據(jù)操作過程中的實(shí)際表現(xiàn)，提出改進(jìn)及解決方法，做出各成員組內(nèi)評(píng)價(jià)。2.教師綜合各組作業(yè)過程的實(shí)際表現(xiàn)，對(duì)照評(píng)價(jià)表，完成對(duì)各個(gè)小組的教師評(píng)價(jià)。