復雜問題簡單化教學方法的兩點思考

肖建新

摘 要：在電工教學過程中，一些復雜問題，如理論性很強的概念和不易觀察的實驗現象，給中職學校教師的“教”增添不少困難，也給學生的“學”也帶來了很大難度。為此文章列舉兩個案例來探討如何將復雜問題簡單化，供大家參考。

關鍵詞：設計實驗；自感現象；由繁變簡；電位梯形圖

中圖分類號：G712文獻標識碼：A收稿日期：2017-12-06

一、設計實驗，加強感知

案例1：自感現象。

高等教育出版社《電工技術》第2版第31頁“圖2-15自感現象實驗電路”及分析對此做出了解釋。

筆者按照教材圖2-15做實驗，并沒有觀察到教材中所說的“燈泡不但不會立即熄滅，而是突然亮一下再熄滅”這一現象（視覺暫留造成的）。為此，筆者根據教材圖2-15重新設計如下實驗，如下圖1所示。

相關參數：電池電動勢E=3V，開關K為微動開關，線圈L選用日光燈鎮流器（電感系數L約0.8H，直流電阻R約50Ω）。根據理論分析，開關K斷開、閉合瞬間（時間大約1ms），由自感電動勢公式（e=-L—）和歐姆定律我們可以計算出線圈L（即a、b兩點）兩端會產生40V左右的瞬間電壓。

筆者曾用數字萬用表和機械萬用表交流電壓擋分別測試a、b兩端電壓，均沒有超過5V，也觀察不到這個實驗現象。分析原因后得出的結論是開關K斷開、閉合時間只有1ms，萬用表靈敏度低所致。

二、直觀教學，由繁變簡

案例2：如圖下圖2所示，忽略電源內阻，計算開關K閉合、斷開時，分別以C、B、A為零電位點時，計算其他點的電位以及兩點之間的電壓。

首先我們利用歐姆定律來分析開關K閉合時的情形。

設C點電位VC為零電位點，即VC=0V，由歐姆定律得：A點、B點電位為VA =12V，VB=8V 。以此類推，設B點電位VB為零電位點，A點、C點電位為VA=4V，VC =-8V ；設A點電位VA為零電位點，B點、C點電位為 VB =-4V， VC =-12V 。

根據以上數據如果我們畫出一個“電位梯形圖”，就可以直觀了解4點（即A、B、C、D）電位之間的關系，以及兩點之間的電壓。

A點電位最高，表示A點電位的一條水平線段畫在最上面；B點電位次之，表示B點電位的一條水平線段畫在中間；C、D兩點電位最小，表示C、D兩點電位的一條水平線段畫在最下面。如圖3所示。

從“電位梯形圖”我們不難看出：

A點電位比B點電位高，VA= VB + 4V，B點電位比C（或D點）電位高，VB=VC+8V，A點電位比C點電位高，VA=4V+8V=12V，即：UAB = 4V，UBC = 8V，UAC=12V。

我們再來看看當開關K斷開時的情形。

開關K斷開時，回路電流等于零，即I=0。根據部分歐姆定律可知 UAC=E=12V，UAB=IR1=0V，UBD=IR2=V0。

又因為UAC=VA-VC =12V，UAB=VA-VB=0V，UBD=VB-VD=V0 。

所以 VA=12V+VC ，VA=VB=VD。

由于A、B、D三點電位相同，故畫在同一條水平線段上，如圖4所示。C點接電源負極，電位最低，用最下面一條水平線段表示：

“設計實驗，加強感知；直觀教學，由繁變簡”不但能夠解決教師難教的困境，而且能夠降低對中職學校學生基礎知識較差的要求。

參考文獻：

[1]曾祥富，鄧朝平.電工技術（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2]王煒燁.淺析中職電子電工教學[J].電子制作，2013（5）.