《电工电子技术》课程中“等效替代法”的教与学

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1、第8卷第4期江西科技学院学报Vo1．8No．42013年12月JOURNALOFJIANGXIUNIVERSITYOFTEcHNoLoGYDecember．2013《电工电子技术》课程中“等效替代法’’的教与学钟凤德(江西科技学院信息工程学院，江西南昌，330098)摘要：“等效替代法”是《电工电子技术》课程理论研究与电路分析中运用较多的研究方法。文中通过运用实例阐述了“等效替代法”的科学思维，提出了教学中不但要让学生懂得已有的研究成果，还应重视引导学生领悟“等效替代法”的内涵与精髓的教学理念。关键词：电工电子等效替代教学中

2、图分类号：C41文献标识码：A文章编号：123(2013)04—031—03“等效替代法”是将复杂问题及其物理过程转化为等效的、消耗电能的性质；用电感L表示其将电能转变为磁能的性质；简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究的方法，是科用电容c表示其将电能转变为电场能的性质；用这些理想元件学研究中常用的思维方法之一。古今中外，运用“等效替代法”的有机组合等效替代电气设备或器件，从而构成便于分析的电在诸多领域解决科技难题的实例不胜枚举，其中不少研究成果路。例如，蓄电池或发电机用一个电压源u与一个内阻Ro相串甚至成为相应学科理论

3、的重要组成部分。因此，这一研究方法联的电路表示，如图1，线圈用一个电感L与一个电阻R相串联在科研领域占有十分重要的地位。的电路表示，如图2。在《电工电子技术》课程中，将“等效替代法”运用于复杂电路分析及一些物理量的计量等方面的例子很多。在教学中，教师不仅要教会学生运用这些方法进行电路分析与计算，还应让学生去体会这种研究方法的思想内涵与精髓，这不仅有助于]学生对本课程的学习，而且对于提高学生的科学素养，学会运图1图2用科学方法，为其终身学习、研究和发展能力奠定基础也十分1．2线性无源二端网络与等效阻抗有益。对于一个具有多个阻抗

4、联结的无源线性二端网络，可用一个阻抗来等效，如图3、图4所示。这其中包括阻抗的串、并、混1课程中运用“等效替代法”的实例集锦联电路的等效及Y一△联结之间的相互等效等。例如电路图5与图6ab两端之间的等效阻抗分别为z日b=z1+z和zz2。1．1实际电气设备、电器与电路模型实际电路都是由电气设备和器件组成的，其种类繁多，且电磁关系复杂，这给电路分析带来了很大困难。采用电路模型等效替代电气设备和器件，便有效地解决了这一难题。这一方法是将电气设备或器件中的每一种基本的电磁性质用一个对应的理想元件来表示，再由理想元件构成电路即电路模

5、型来等效替代电气设备或器件。基本理想元件分为有源元件和无源元件两大类。其中，有源元件包括电压源和电流源；无源元件包括电阻、电感和电容，它们各自表征一种电磁性质。如电压源U。1．3有源二端网络与等效电源或电流源I表示产生电能的性质；电阻R表示电气设备或器件对于一个有源线性二端网络，对外电路而言，可用一个理收稿日期：2013一o4—17作者简介：钟凤德(1953一)，男，江西瑞昌人，江西科技学院，副教暖。研究方向：电工电子。一31—钟凤德：《电工电子技术》课程中“等效替代法”的教与学(2013)想电压源U与一个电阻R。相串联的电

6、路来等效(戴维宁定大值之间具有、／一倍的关系。即有效值I=II／、／。并推知正弦理)，也可用一个理想电流源I。与一个电阻R。相并联的电路来交流电压、电动势的有效值分别为：U=Ud、／，E=EJ、／。这等效(诺顿定理)，如图7、图8(戴维宁等效电路)、图9(诺顿等样，不断变化的正弦量便有了确定的计量值。效电路)所示。且电压源与电流源之间在一定的条件下，对外电iRJ，R—路而言也相互等效。—．．--_{==]}一'．1r-[=卜一有源线性或二端．0网络T图7图8图9图141．4三极管放大状态下的微变等效电路对于三极管在放大状态下

7、(三极管工作在特性曲线的线性2课程中运用“等效替代法”的科学思维区)，为了便于分析三极管放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等动态性能指标，将三极管这一非线性元件用线性以上所列只是本课程运用等效替代法的一些典型实例，还元件来等效替代，如图10、图11所示。在此基础上画出放大电有若干电气设备或器件的等效电路不再一一列举。在教学中教路的微变等效电路，从而可方便地计算出各项动态性能指标。师一方面要让学生理解这些实例的基本内容与要点，还要启发学生品味其中的奥妙，让学生感到这些实例有如一颗颗璀璨明珠，都闪耀着光辉的科学思想!通过

8、教学，应让学生在渗悟到“等效替代法”以下几方面的内涵与精髓。2．1透过纷繁现象，感悟事物本质电路中电气设备或器件的电磁性能通常都不是单一的，而是多种性能并存，且交织在一起密不可分。例如一个蓄电池，在图10图1l产生电能的同时也要消耗电能，这两种现象相伴相随不可分1．5变压器的阻抗变换割。又