4.5直流電磁繼電器教學設計-高中通用技術粵科版選擇性必修1電子控制技術

普通高中教科書《通用技術》選擇性必修1電子控制技術第四章傳感器與繼電器第五節(jié)直流電磁繼電器教學設計教學背景黨的二十大報告指出，“教育、科技、人才是全面建設社會主義現代化國家的基礎性、戰(zhàn)略性支撐。必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力，深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略”。通用技術是一門與科學技術息息相關的學科?；仡櫲祟惖陌l(fā)展歷程，從石器時代、青銅時代、蒸汽機時代直到當今的信息時代，技術進步改變著人類的生活和生產方式。我們的生活、工作、生產處處都要用到技術，例如我們手中拿的圓珠筆和鋼筆就是多次技術改造的結果，使我們足不出戶就可以了解世界的電視機也是技術發(fā)明的成果。認識技術、善用技術，已成為現代人必須具備的素質。教學目標：知識與技能目標:1.了解常見的直流電磁繼電器的構造、規(guī)格和工作原理。2.學會直流電磁繼電器的使用。教學內容分析:本章以電子控制系統(tǒng)的基本組成部分為主線，介紹常用電子元器件及晶體管、模擬電路和數字電路、傳感器與繼電器。我們用眼睛觀察多彩的世界，用耳朵聆聽大自然美妙的聲音。感覺器官使我們時刻感覺到外部世界的復雜變化，并通過大腦控制或調整自身的狀態(tài)，以適應環(huán)境的變化。那么，電子控制系統(tǒng)又是通過什么來獲取外部信息，最終完成控制任務的呢？學情分析:作為高中生，對生活中的技術產品，依據已有的知識和生活經驗有了一定的評價意識和評價標準；在學習過程中，學生也已經理解了技術，只是對這些技術的理解和運用是感性的、不全面的。教學重難點:了解常見的直流電磁繼電器的構造、規(guī)格和工作原理。學會直流電磁繼電器的使用。教學策略:本節(jié)課教學主要由教師通過實物和多媒體手段設置學習情境，并加以引導，讓學生在過程中自主探究、自主建構設計原則知識并形成能力。以為主線案例，其他實物和圖片為輔線案例，貫穿教學始終。教學準備:展示用的圖片、其他技術產品、多媒體課件。教學過程:情景倒入:老師：本節(jié)課我們學習《通用技術》選修1第四章第五節(jié)直流電磁繼電器。一、直流電磁繼電器的結構及工作原理1．直流電磁繼電器的結構直流電磁繼電器在電子控制系統(tǒng)、直流電動機、直流輸送電中都有廣泛的應用。直直流電磁繼電器主要由直流電磁鐵、觸點系統(tǒng)和輔助部件等組成(圖445）（參見教材P68）。在圖445（參見教材P68）中，線圈、鐵芯等是繼電器的感測機構，即電磁鐵部分。線圈和其外接電路組成輸入回路，接收控制器送來的控制信號，并由電磁鐵轉換為電磁力。返回彈簧、銜鐵等是繼電器的中間機構，當輸入信號達到預定值時，帶動執(zhí)行機構動作。動、靜觸點組成觸頭系統(tǒng)，是繼電器的執(zhí)行機構，控制被控電路的接通與斷開。電磁繼電器的電路符號如圖446（參見教材P68）所示。在圖446（參見教材P68）中，（a）表示繼電器的線圈，（b）（c）（d）分別表示繼電器的觸點類型。線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的動靜觸點，稱為“常開觸點”；反之，則稱為“常閉觸點”。一個動觸點與一個靜觸點常閉而與另一個靜觸點常開，則稱為“轉換觸點”。在一個繼電器中，可以具有多對、多種類型觸點。電磁繼電器中通常只有一個線圈，但也有的繼電器有兩個或兩個以上彼此獨立的線圈。應當注意，在繪制電路原理圖時，同一個繼電器的各個部件的圖形符號可能分別畫在不同的電路系統(tǒng)中。為了表明它們同屬于同一個繼電器，在圖形符號的旁邊以相同的字母來標注，在看電路圖時，應該注意。圖447（參見教材P69）是一個直流電機自動控制電路(部分），同一個繼電器（圖中同一顏色標注部分）的線圈和它的觸點分別畫在電路的不同位置上。測量時，電磁繼電器不要接在電路上。立即行動采用多用電表測電阻的方法，判斷電磁繼電器的常閉觸點和常開觸點。2．直流電磁繼電器的工作原理在圖448（參見教材P69）中，繼電器輸入回路的線圈有電流流過時會激發(fā)磁場，使電磁鐵的鐵芯產生吸引力。當吸引力足夠大時，將銜鐵吸向鐵芯，并帶動觸頭系統(tǒng)動作，常閉觸點分開，常開觸點閉合。當電磁鐵吸合后，繼續(xù)維持或增大輸入回路的電流，電磁鐵維持吸合；如果減少流過線圈的電流，電磁鐵吸引力隨之減少，當減少到某一定值時，電磁力不足以抵抗返回彈簧的拉力作用，銜鐵上移，電磁鐵釋放，觸點系統(tǒng)恢復原態(tài)。二、干簧繼電器的結構和工作原理干簧繼電器主要由干簧管和線圈組成，如圖448（參見教材P69）所示。干簧繼電器是一種特殊的電磁繼電器，與普通電磁繼電器相比較，它沒有鐵芯、銜鐵一類的傳動部分。當線圈中有電流流過時，線圈產生磁場，直接使簧片磁化而吸合，接通被控制電路；當線圈中沒有電流時，簧片分開，斷開被控制電路。干簧繼電器與普通電磁繼電器相比，具有如下的特點。（1）結構簡單，體積小巧，質量小，容易實現自動化生產。（2）觸頭（舌簧片）密封在玻璃管中，與外界完全隔絕，從而能有效地防止大氣及塵埃對觸頭的污染，提高了工作的可靠性，延長了使用壽命。（3）可動部分質量小，動作時間較短。討論比較直流電磁繼電器和干簧繼電器的結構、工作原理的異同。三、繼電器的型號及其技術參數繼電器的型號一般由基本型號和規(guī)格代號兩部分組成。規(guī)格代號表示繼電器的主要特征（如線圈額定電壓、安裝方式、引出端形式或觸點組數等）。繼電器的技術參數通常都會在產品的技術手冊中給出。電磁繼電器有以下主要技術參數。額定電壓。繼電器的額定電壓指繼電器線圈正常工作時，加在線圈上的電壓。常用的直流電磁繼電器的額定電壓有：6V、12V、24V等。吸合與釋放電流。吸合電流是指繼電器能完成吸合動作時，繼電器線圈流過的最小電流；釋放電流則是指繼電器從吸合狀態(tài)轉入釋放狀態(tài)時，繼電器線圈流過的最大電流。通常吸合電流遠大于釋放電流。線圈功耗。線圈功耗指繼電器線圈正常工作時消耗的功率。常見的有：≤0.2W、≤0.4W、≤1.2W、≤5W、≤7W、≤7.5W等。觸點負荷。觸點負荷指繼電器觸點所承受的開路電壓和閉合電流。常見的開路電壓有：110V、220V、380V等。常見的閉合電流有：5A、10A、50A、100A等。知識窗繼電器基本型號命名標志方法繼電器的基本型號一般由主稱代號、外形符號、短畫線、序號和防護特征符號組成（圖449）（參見教材P70）。繼電器產品的詳細標志一般由基本型號和規(guī)格代號（規(guī)格代號不能單獨使用）兩部分組成，基本型號和規(guī)格代號之間用斜線分開，如圖450（參見教材P70）所示。常見繼電器的基本型號和規(guī)格代號組成如表44所列。表44常見繼電器的基本型號和規(guī)格代號（參見教材P71）探究仔細觀察幾種直流電磁繼電器、干簧繼電器和無觸點繼電器的實物，試確定其型號，并查閱資料，了解其技術參數。四、電磁繼電器的選用選用電磁繼電器時，通常要注意下列幾點。線圈工作電壓。選用電磁繼電器時，應確定繼電器線圈工作電壓是交流電還是直流電，并使繼電器的額定工作電壓等于輸入電壓。觸點類型及觸點負荷。應根據應用電路的要求，選擇合適的觸點類型。所選繼電器的觸點負荷應高于其觸點所控制電路的最高電壓和最大電流，否則會燒毀繼電器觸點。合適的體積。繼電器體積的大小通常與繼電器觸點負荷的大小有關，選用多大體積的繼電器應根據應用系統(tǒng)的要求而定。設計與實踐活動1設計（搭接）一個使用直流電磁繼電器控制一臺玩具電動機和一個報警器（用蜂鳴器來表示）的裝置。圖451（參見教材P71）為參考電路。當開關S斷開時，繼電器的常閉觸點接通電動機電路，電動機旋轉；當開關S閉合時，繼電器的線圈通電，電磁鐵吸合，常閉觸點斷開，電動機回路斷開，而常開觸點閉合，接通報警器（蜂鳴器）回路，蜂鳴器發(fā)聲報警。這樣，就實現了用1個電磁繼電器的轉換觸點分別控制2個裝置的目的?；顒?設計（搭接）一個使用直流電磁繼電器控制樓道電燈的裝置。圖452（參見教材P72）為參考電路?；顒?設計（搭接）一個使用直流電磁繼電器控制的用電裝置。提示：設計過程包括以下幾點。1．發(fā)現與明確設計問題。2．制訂設計方案。3．制作模型或原型。4．優(yōu)化設計。5．完成設計。警示：注意安全。1．用電安全。（1）實驗室要有漏電保護裝置。（2）學生進入實驗室要穿膠鞋。（3）學生設計（搭接）的裝置一定要經過老師或電工師傅檢查后才能接通電源，特別是220V電源。（4）在通電試驗中，始終要有老師在場監(jiān)控。（5）學生不要私自進行類似的試驗。2．使用工具的安全。（1）使用電烙鐵要防止燙傷。（2）使用電工刀要防止割傷。3．使用繼電器的安全。（1）嚴格區(qū)分低壓電路和高壓電路，嚴防接線錯誤。（2）檢查動作部件是否可靠，防止卡住。（3）檢查安裝是否牢固，防止松脫等。參觀與調查調查主題——查找繼電器的應用實例調查項目同學們可自由選擇參加活動中的任何一項，也可以自主設置活動（要求圍繞主題），以小組合作的方式完成下列調查。1．繼電器在電子控制系統(tǒng)中的應用實例。2．繼電器在觸電保護中的應用實例。3．繼電器在電流過載保護和高壓（過壓）保護中的應用實例。4．繼電器在高溫、有毒、易爆環(huán)境下的應用實例。組織與分工每3～5人一組，自由組合，選出組長并進行分工。說明：各小組要根據情況對任務進行具體分析，并依據小組各成員的特長做出適當的分工。此外，要對開展的內容進行細化，并提出可行的解決方法，在時間和人員方面做出具體的安排等。調查方案制訂調查方案。調查可以采用走訪、查閱資料、上網等形式進行。以“繼電器在高溫、有毒、易爆環(huán)境下應用實例的調查”為例，調查可分為兩部分進行。1．上網調查。在選擇網站時，要盡可能結合“繼電器、高溫、有毒和易爆”等關鍵詞進行搜索，調查內容如下。（1）冶金行業(yè)使用繼電器的實例，包括繼電器的類型、性能要求等。（2）化學工業(yè)使用繼電器的實例，包括繼電器的類型、性能要求等。（3）煤礦開采使用繼電器的實例，包括繼電器的類型、性能要求等。說明：在調查中，注意資料的記錄和及時，特別注意收集電磁繼電器和晶閘管的使用實例。查閱圖書資料。以上網調查所獲信息（繼電器的類型、性能等）為線索，查閱相關資料，獲取繼電器的信息。學習評價評價內容評價方式自評互評師評通過自動門、電冰箱等實例，認識常見的傳感器，能用萬用表檢測熱傳感器和光傳感器知道各種傳感器在生活、生產中的作用及應用通過制作與調查活動，了解傳感器的發(fā)展趨勢通過舉例與調查，知道繼電器的作用和分類了解常見的直流電磁繼電器和干簧繼電器的構造、規(guī)格和工作原理了解直流電磁繼電器的電路，設計并制作，學會直流電磁繼電器的使用方法說明：A—優(yōu)秀，B—良好，C—合格，D—待改進通過本章的學習，你的核心素養(yǎng)得到了哪些發(fā)展？課后作業(yè)習題1．自己動手嘗試進行解釋直流電磁繼電器。2..尋找更多相關資料，了解