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:
避免电阻值过高或过低,避免仪表“负载”造成的测量误差。我推荐电阻在1 kΩ和100 kΩ之间,除非,当然,电路的目的是说明仪表负载的效果!
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!
转换所有的“Thévenin”来源到诺顿等价的来源在这个网络:
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通过将所有诺顿源合并为一个来简化这个电路,然后求解两个总线之间的电压:
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基于Thévenin-to-Norton转换、诺顿源合二为一、电阻合二为一的求解方法,写出求解两母线间电压的代数方程:
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乍一看,从这些步骤推导出一个方程似乎有点难以应付,但实际上它比看起来容易。如何做到这一点的提示:从电路简化过程的最后一步开始,并开始工作向后当你阐述你的方程式时。
计算电路中下列电压输入的电压表所指示的电压:
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你注意到这个电路的输出电压了吗?这个电路的数学功能是什么?
假设该电路输出电压为11.0伏,输入电压如下所示:
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这个电路有什么问题?你如何验证输出电压不正确的原因?
如果将数字电压表连接到如下所示的电路上,它将记录什么?
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如果你计算了3.797伏特,你就错了!事实上,电压表将记录1.235伏特。
我看到学生们犯的一个很常见的错误是在使用米尔曼定理时忽略了极性。如果这似乎是一个常见的问题在你的课堂上,问你的学生,他们是否认为反转一个电压源极性会对“总线”电压有任何影响。当然,应该如此。一旦学生理解极性是重要的,他们就可以得出自己一致的方法来解释米尔曼定理方程中的极性。
在使用米尔曼定理时,让学生理解极性的重要性的另一个策略是回到米尔曼定理的基础:将Thévenin来源转换为诺顿来源的原则。如果一个带“反向”电池的Thévenin来源被转换成诺顿来源,当前的来源将会减去从目前的其他来源的电流,留下更少的通过整个诺顿阻力。学生应该能够很容易地理解诺顿现有来源的加法和减法的原理,然后将其应用到米尔曼定理方程中。
一组电池并联,形成一组电池。理想情况下,它们各自的电压应该是完全相等的,电路中任何地方都不会有杂散电阻,但实际上我们有这样的东西:
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使用米尔曼定理计算电池组的两个总线之间的总电压,给定以下四节电池的规格:
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母线电压= 12.051 V
米尔曼定理在电力系统的母线电压计算中特别有用,因为多个电源(和负载!)连接到同一根电线上。
计算“死”车的起动电机两端的电压,以及通过起动电机的电流,而另一辆车给它一个起动:
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将启动电机本身视为一个0.15 Ω电阻,不考虑连接两车电气系统的跨接电缆的任何电阻。
E电动机= 9.534 V
我电动机= 63.56
对于这样的问题,一个等价的示意图对于得到答案是至关重要的,我建议你让一个学生在全班同学面前的白板上画出他们的等价示意图,并在讨论如何应用米尔曼定理之前与所有的学生讨论这个图。
我发现让学生们在全班同学面前的黑板上画图表和数学解是很有帮助的。当然,当学生这样做的时候,作为老师的你必须小心地在教室里保持一个没有威胁的环境,因为这往往会给害羞的学生带来很大的压力。然而,向小组展示图形信息的能力是一项宝贵的技能,这样的练习有助于培养学生的这种能力。