单相半波整流电路教案

课程名称：《电子电路基础》         

教材分析

在小功率整流电路中，单相半波整流电路凭借其电路结构简单的特点广泛应用于电工电子技术中。学好本节的内容将为后续课程内容单相全波整流电路、单相桥式整流电路、倍压整流电路打下良好的基础；同时也是教材前面半导体二极管知识的一个重要应用，所以本节内容在顺序安排上起到了承上启下的作用。本节主要介绍了单相半波整流电路的结构、工作原理以及负载电压和电流，在讲授时教师应吃透教材，深入浅出，利用实验现象、挂图形像直观地帮助学生掌握本节知识，并设计问题给学生以启迪。

学生分析

电子电路理论普遍具有抽象性，而我们中职类学生基础较薄弱，所以中技生在学习基础理论的过程就较吃力，针对这一特点，本人直接通过实验的方法，利用直观现象来激发学生的学习兴趣，集中学生的听课注意力。在讲授本节内容时，本人在课堂上亲自演示用示波器测量单相半波整流电路的输入输出波形，学生可直观波形，对比波形来理解整流的作用和目的。另外结合整流电路应用于日常生活的电器（例如手机、MP3的充电器）来激发学生的学习整流电路的兴趣；在讲授整流原理时进行讲练结合，用任务驱动法展开教学。整个教学过程中应充分利用插图并通过教师的示范及学生亲自动手分析等，使学生逐步掌握分析电路的技能．要注意教给学生分析电路的方法，提高演示实验的可见度。在演示实验时最好边讲解，边操作．教师的演示将对学生起示范作用，因此要注意操作的规范性。

教学目标与价值观

情感目标：利用实物展示、挂图和演示实验现象来引导学生理解整流的概念和作用，激发学生的兴趣，促进教育学的配合。

能力目标：帮助学生掌握单相半波整流电路的结构、工作原理及负载电压和电流的计算。

价 值 观：培养学生分析和检修整流电路故障的能力。

教学重点和难点

单相半波整流电路的工作原理分析，输出电压极性和波形分析及负载直流电压电流的计算。

课前教具准备

1N4007小功率整流二极管一只、手机充电器及其配套锂电池、示波器和事先制作好的单相半波整流电路、挂图2张

教学方法

实物展示法、实验演示法、讲练结合法、启发诱导法

教学活动

一：复习提问（约3分钟）

（1）：教师拿出一个1N4007的小功率整流二极管复习半导体二极管的结构与符号。

（2）：提问二极管的单向导电性并请同学们画出二极管的正、反向偏置电压的电路图。

二：导入新课（约10分钟）

（一）：师生互动环节（教师展示手机充电器对锂电池充电过程）

师：同学们我们现在使用的手机锂电池的低压直流电能是从哪里得来的呢？

生：是手机充电器供给的（学生异口同声的回答）

师：是的。充电器直接引入的是市电220V，50H_Z的交流电能，而手机锂电池需要存储的是低压直流电能，那么请同学们思考下充电器是如何给锂电池充电的呢？

生：先降压后变换（少数学生能回答）

师：对了。所以今天这两堂课我们就要一起来学习如何将电网中220V、50H_Z的交流电能变换成脉动的低压直流电能--------单相半波整流电路（板书）

（二）：教师演示实验环节

教师将准备好的单相半波整流电路接入220V电网中，用示波器分别测量整流电路降压后的输入交流电的波形和输出低压直流电的波形，让学生观察实验现象，比较输入低压交流电和输出低压直流电波形的变化，从而来理解单相半波整流电路的功能。

（板书）整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。

（板图）

三：进行授课（约71分钟）

（一）：单相半波整流电路的结构与工作原理（板书）（约43分钟）

教师提示：“单相”一词是指输入整流电路的交流电是单相交流电。而“半波”一词同学们可在下面讲授的半波整流原理中自己总结，到时老师请同学们回答。（任务驱动法教学可集中学生的听课注意力）

1：电路结构组成（板书）

（板图）

分析各元器件的作用：

           （1） 电源变压器T：将220V交流电压变换为整流电路所要求的低压交流电压值。

（2）：整流二极管V：利用二极管的单相导电性进行整流。

（5）：负载R_L：是某一个具体的电子电路或其它性质的负载。

2：工作原理（板书）

教师引导：输入整流电路的交流电压来自于电源变压器的二次绕组输出端，在分析整流原理时应将交流电压分成正、负半周两种情况来考虑。另外为了分析方便，变压器T应假设为无损耗的理想元件，整流二极管V应为理想二极管，负载为纯电阻性负载。

（1）：单相半波整流电路的整流原理（板书）

   整流过程的核心就是利用整流二极管的单向导电性。

（挂图）

注：图中的灯只是用来检验整流二极管的导通与截止的情况，在实际电路中人眼时看灯灭的情况，在这里目的是让学生更好地理解整流二极管截止的现象。

（2）：V导通时的电流回路分析（板书）

（挂图）

          

教师提问：①：上面分析了半波整流电路的工作原理，由此可以回答什么是半波整流。（请学生回答）

②：若在上面图中把整流二极管V极性对调后整理电路的原理又怎样分析呢？（给1分钟时间学生自行分析后再讲解，起到了举一反三的作用）

探究活动：通过整流二级管导通时电流的分析，可以进一步理解整流电路的工作原理，同时有利于整流电路的故障分析和检修。在整流电路回路中任意一个点出现开路故障都将造成无电流输出。（设置几个开路和短路故障，要求学生分析和排除故障现象，提高学生解决实际问题的能力。）

（3）：输出电压极性与电压电流波形分析(板书)

（板图）

设变压器：次级绕组电压为：

              

分析内容：整流电路输出电流由上而下流过负载R_L，在R_L上的压降为输出电压U_L，因为输出电压为单向脉动的直流电压，所以它有正负极性，在RL上输出上正下负的电压。

探究活动：将整流二极管V极性对调后输出电压极性与电压电流的波形又是怎样呢？（学生自行分析）

（二）：负载电压、电流计算与整流二极管的选取（板书）（约28分钟）

1：负载电压电流计算（板书）

     由输出电压极性与电压电流波形分析可知，负载所得半波整流电压虽然方向不变，但大小总是随时间变化，数学理论可证明输出直流电压U_L为一个周期内电压的平均值（半波整流电压的平均值是交流电压峰值的 倍）即：

  输出电压：   ≈  (板书)

  输出电流: （板书）

2：整流二极管的选取

在电路图中分析可知整流二极管截止时所承受的最高反向电压为 的峰值即： ,整流二极管在正向导通时最大的整流电流 应大于负载电流 ，可见选用整流二极管应:

>  (板书)

> (板书)

3：讲解例题（教材P193例题1）

通过例题讲解可以帮助学生掌握选用整流二极管的方法。

四：课堂小结（约6分钟）

（1）：单相半波整流电路广泛应用于电工电子技术中，其整流的原理是利用二极管的单向导电性。

（2）：由于半波整流电路所采用元器件较少，所构成的电路简单、成本低，但从输出电压的波形图上可以看出输出的直流电压低、脉动大，变压器一半的时间未利用，所以效率较低，只适用于对脉动要求不高的场合。（可引导学生小结）

（3）：在选用整流二极管时应重点考虑最大的整流电流和最高的反向工作电压。

五：板书板图设计

单相半波整流电路

整流：将交流电压变换成脉动的直流电压。

 

（一）：单相半整流电路的结构与工作原理

 

1：电路结构组成

2：工作原理

（1）：单相半波整流电路的整流原理

（挂图）

（挂图）

 

（2）：V导通时的电流回路分析

    

 

（3）：输出电压极性与电压电流波形分析

（二）：负载电压、电流计算与整流二极管的选取

1：负载电压电流计算

  输出电压：   ≈  

  输出电流:

2：整流二极管的选取

>  

>