别光坐在那儿!构建的东西! ! |
学习数学分析电路需要大量的学习和实践。通常情况下,学生通过做大量的例题并对照课本或老师提供的答案进行练习。虽然这很好,但还有更好的方法。
你会学到更多建立和分析实际电路让你的测试设备来提供“答案”,而不是书本或其他人。对于成功的电路构建练习,遵循以下步骤:
当学生第一次学习半导体器件时,他们很可能因为电路连接不当而损坏半导体器件,我建议他们使用大的、高瓦数的组件(1N4001整流二极管、to -220或to -3外壳功率晶体管等),使用干电池电源而不是台式电源。这降低了部件损坏的可能性。
通常,避免非常高和非常低的电阻值,以避免测量误差引起的仪表“负载”(在高端)和避免晶体管烧坏(在低端)。我推荐电阻在1 kΩ和100 kΩ之间。
节省时间和减少出错可能性的一种方法是,从一个非常简单的电路开始,然后在每次分析后逐步添加组件以增加其复杂性,而不是为每个实践问题构建一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重复使用相同的组件。这样,您就不必重复度量任何组件的值。
让电子本身给你自己的“练习问题”的答案!
我的经验是,学生需要大量的电路分析练习才能熟练。为此,教师通常会给他们的学生提供大量的练习问题,让他们完成,并提供答案,让学生检查他们的作业。虽然这种方法使学生精通电路理论,但它未能充分教育他们。
学生们不仅仅需要数学练习。他们还需要实际的、动手实践构建电路和使用测试设备。因此,我建议学生采取以下替代方法:学生应该构建自己用实际元件“实践问题”,并尝试用数学方法预测各种电压和电流值。这样,数学理论就“活了起来”,学生们就能熟练地运用数学,而不仅仅是解方程。
采用这种方法的另一个原因是为了教学生科学的方法:通过执行真实的实验来检验假设(在本例中是数学预测)的过程。学生也将发展真正的故障排除技能,因为他们偶尔会做出电路构造错误。
在开始之前,花点时间和同学们一起回顾一下构建电路的一些“规则”。用苏格拉底式的方式和你的学生讨论这些问题,而不是简单地告诉他们应该做什么,不应该做什么。我总是对学生们在典型的讲座(讲师独白)形式下理解指令的糟糕程度感到惊讶!
对于那些抱怨让学生构建真实电路而不仅仅是数学分析理论电路的“浪费”时间的老师,我要提醒他们:
学生上这门课的目的是什么?
如果您的学生将使用真实的电路,那么他们应该尽可能地在真实的电路中学习。如果你的目标是培养理论物理学家,那么务必坚持抽象分析!但我们大多数人都计划让我们的学生在现实世界中做一些事情,利用我们给他们的教育。raybet电子竞技竞猜当他们将知识应用于实际问题时,花在构建真实电路上的“浪费”时间将带来巨大的回报。
此外,让学生建立自己的实践问题教他们如何表演主要研究,从而使他们能够自主地继续他们的电气/电子教育。雷竞技最新appraybet电子竞技竞猜
在大多数科学中,建立真实的实验比建立电路要困难和昂贵得多。核物理、生物、地质和化学的教授们会很乐意让他们的学生将高等数学应用到真正的实验中,而不会造成任何安全隐患,而且成本低于教科书。他们不能,但你可以。利用你的科学固有的便利,而且让你的学生在许多真实的电路上练习他们的数学!
这些符号代表什么类型的电子元件,它有什么特殊功能?
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这些都是压敏电阻.有时他们用缩写来指代MOV,即金属氧化物压敏电阻器。我会让你们研究这些设备的独特行为。
后续问题:绘制压敏电阻器电流与电压的近似图,并评价它与普通电阻器的电流/电压特性相比如何。
要求学生透露他们在研究压敏电阻器时使用的信息源,以及他们是否能够确定这些设备是如何构造的。
解释一个浪涌保护器功能:用于保护电子设备不受普通电力线电压瞬变影响的装置。在你解释的时候画一个示意图。
一名技术人员建立了她自己的音频测试集,用于排除音频电子电路故障。该测试集本质上是一个敏感的检测器,允许低功率音频信号被听到:
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这两个二极管在这条电路中起什么作用?提示:如果你将二极管从电路中移除,你将无法在大多数情况下听到差别!
我第一次接触二极管的这种应用是在我还很年轻的时候,当时我正在焊接一个套件万用表。我很困惑为什么仪表的移动要有两个像这样并联的二极管。当时我对二极管所知的只是它们充当的是电的单向阀。我不知道他们有一个巨大的正向电压降,这是理解他们如何在这样的应用程序工作的关键。虽然这似乎是一个相当非传统的使用二极管,但它实际上是相当普遍的。
顺便说一句,我高度建议学生为自己的实验目的建立这样一个音频测试集。即使没有放大器,这台仪器的灵敏度还是惊人的。一个便宜的120伏/6伏降压电源变压器作为阻抗匹配变压器工作得很好,并且绝缘足够,为大多数应用提供一个良好的安全裕度(电气隔离)。一个旧的微波功率变压器工作得更好(当使用降压配置时),在初级和次级绕组之间提供几千伏特的隔离。
该电路甚至可以检测频率超出音频范围的直流信号和交流信号。通过与测试探头的接触和断开接触,如果有足够大小的信号存在,就会产生“划痕”声。有了我便宜的“Radio Shack”闭杯耳机,我能够可靠地检测小于0.1 μA的直流电流!你的里程数可能有所不同,这取决于你的听力有多好,以及你的耳机有多敏感。
我曾多次使用我自己的音频检测器来代替示波器来检测音频电路中的失真(非常粗略的评估,请注意,一点也不精确),甚至作为直流电压检测器(检测常规LED的光伏输出电压)。它可以作为一个灵敏的“空”仪器在交流和直流桥电路(再次,直流检测需要你使和断开与电路的接触,听“点击”或“刮”的声音在耳机)。
这个探测器的另一个有趣的功能是将它连接到一个开放的线圈上,然后“听”交流磁场。将这样一个线圈放置在工作的计算机硬盘驱动器附近,你就可以听到读/写磁头伺服在行动!
如果你还不清楚,我对这个回路对学生参与和学习的潜力非常感兴趣…
预测由于下列故障将如何影响这个敏感的音频检测器电路的运行。独立考虑每一个故障(即一次一个,不能有多个故障):
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对于每一种情况,请解释为什么由此产生的影响将会发生。
这个问题的目的是接近电路的领域故障排除从了解故障是什么角度出发,而不仅仅是了解症状是什么。虽然这不一定是一个现实的观点,它帮助学生建立必要的基础知识,从经验数据诊断故障的电路。诸如此类的问题之后(最终)应该有其他问题,要求学生根据测量结果来识别可能的错误。
确定由示波器在电路输出处测量的交流信号的波形和幅值:
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每个二极管都是1N4001型。电阻器的颜色代码是棕色,黑色,橙色,银色。
假设一个理想的二极管没有正向电压降,画出这个“削波器”电路的输出电压波形的形状:
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假设一个理想的二极管没有正向电压降,画出这个“削波器”电路的输出电压波形的形状:
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这个电路不难分析,如果你考虑两个半周期的交流电压源,一次一个。要求你的学生在教室前面演示这种分析方法,无论是单独的还是小组的,这样每个人都能看到和理解。
假设一个理想的二极管没有正向电压降,画出这个“削波器”电路的输出电压波形的形状:
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这个电路不难分析,如果你考虑两个半周期的交流电压源,一次一个。要求你的学生在教室前面演示这种分析方法,无论是单独的还是小组的,这样每个人都能看到和理解。
假设一个理想的二极管没有正向电压降,画出这个“削波器”电路的输出电压波形的形状:
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这个电路不难分析,如果你考虑两个半周期的交流电压源,一次一个。要求你的学生在教室前面演示这种分析方法,无论是单独的还是小组的,这样每个人都能看到和理解。
预测由于下列故障将如何影响此削波器电路的操作。独立考虑每一个故障(即一次一个,不能有多个故障):
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对于每一种情况,请解释为什么由此产生的影响将会发生。
这个问题的目的是要从知道故障是什么的角度来处理电路故障排除,而不仅仅是知道症状是什么。虽然这不一定是一个现实的观点,它帮助学生建立必要的基础知识,从经验数据诊断故障的电路。诸如此类的问题之后(最终)应该有其他问题,要求学生根据测量结果来识别可能的错误。
预测由于下列故障将如何影响此削波器电路的操作。独立考虑每一个故障(即一次一个,不能有多个故障):
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对于每一种情况,请解释为什么由此产生的影响将会发生。
这个问题的目的是要从知道故障是什么的角度来处理电路故障排除,而不仅仅是知道症状是什么。虽然这不一定是一个现实的观点,它帮助学生建立必要的基础知识,从经验数据诊断故障的电路。诸如此类的问题之后(最终)应该有其他问题,要求学生根据测量结果来识别可能的错误。
设计一个削波电路,消除这种交流波形的正部分,只留下负半周期出现在输出:
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设计一个裁剪器电路,裁剪输入交流波形的任何部分低于4伏:
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后续问题:解释为什么a肖特基二极管显示在这个电路中,而不是一个常规的硅pn结二极管。肖特基二极管的什么特性使它们适合于许多削波器的应用?
问你的学生他们是否会把这个电路归类为系列或者一个分流器限幅器。
如果您的学生不熟悉肖特基二极管,这是一个很好的机会来讨论它们!其低正向压降和快速开关特性使其在大多数信号剪钳和箝位电路中具有优越的性能。
描述当在这个削波电路中调整电位器时,负载电压波形的形状发生了什么变化:
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这个削波器电路有一个问题,从输出波形可以看出:
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这个问题最可能的原因是什么?您将如何通过进一步的测量来验证您的结论?
二极管可能无法打开,但这只是一种可能性。
你的学生有没有发现电路故障的其他可能性?它们确实存在,而且实际上可能比失败的二极管更有可能!问你的学生他们是如何以及为什么选择这个答案的,并确保让他们解释他们的后续诊断程序。
最简单的AM无线电接收机是所谓的水晶接收机电路。它的名字源于固态电子学的早期,当时粗糙的信号整流二极管是由某些类型的矿物晶体构成的:雷竞技最新app
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解释调幅无线电信号是如何通过二极管的剪切作用被“解调”成音频信号的。
钳位电路电路有时被称为直流恢复电路。解释为什么。
“箝位器”电路是否会像“削波器”电路那样改变电压波形的形状?解释为什么或为什么不。
假设一个理想的二极管(无正向压降,无反向漏损),画出该电路的输出波形形状:
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设计一个箝位电路,使AC波形偏差,使它完全存在下面(负)零线:
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请多名学生分享他们的想法,关于他们如何设计箝位电路。
在这个电路中,电容C的值1和电阻R1被选择提供一个短时间常数,因此它们充当一个微分网络。这导致在R上产生一个短暂的电压脉冲1在方波输入的每个前缘。电容器C2和电阻R2均提供长时间不变的规模,从而形成集成商网络。这个时间平均短脉冲成为一个最终直流输出电压相对无纹波。
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假设输入电压幅值不变,解释当输入频率增加时输出电压发生什么变化。你能想到这种电路的任何实际应用吗?