电源与电流教学设计

2024-05-08

电源与电流教学设计（精选6篇）

篇1：电源与电流教学设计

《电源与电流》教学设计与反思

教学目标

（一）知识与技能

1、了解电源的形成过程。

2、掌握恒定电场和恒定电流的形成过程。

（二）过程与方法

在理解恒定电流的基础上，会灵活运用公式计算电流的大小。

（三）情感、态度与价值观

通过本节对电源、电流的学习，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。

教学重点、难点

理解电源的形成过程及电流的产生。会灵活运用公式计算电流的大小。

教学方法

探究、讲授、讨论、练习

教学手段

自制教具、多媒体辅助教学设备

教学活动

（一）引入新课

教师：人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。

过渡：从这节课开始我们要应用在上一章已经学过的有关内容，从新的角度来认识我们在初中学过的那些关于电路的知识。（板书课题：§2-1 电源和电流）

（二）进行新课

1、电源

[PPT]闪电图片，万家灯火的照片。

学生讨论：这两种电流的区别？（闪电的电流是瞬时的，生活的照明需要持续的电流）

[PPT]什么是电流？

电荷的定向移动形成电流

[PPT]如何让电荷“定向移动”？

[PPT]

分别带正、负电荷的A、B两个导体球，它们的周围存在电场。如果用一条导线R将它们连接起来，分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差会发生什么变化？最后，A、B两个导体球会达到什么状态？R中出现了怎样的电流？

学生活动：在教师的引导下，分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差的变化情况。认识到，最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态。理解导线R中的电流只能是瞬时的。强调：电流消失的原因是因为导体A和B以及导线成为等势体。

提出问题：如果在AB之间接上一个装置P，它能把经过R流到A的电子取走，补充给B，使AB始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？

引导学生讨论、解释可能会产生的现象。培养、锻炼学生的思维能力。通过学生回答，发表见解，培养学生语言表达能力。

师生互动，建立起电源的概念。

[PPT]

一、电源（板书：

一、电源）

[PPT]电源的作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路中有持续的电流。

[演示实验]自制教具演示瞬时电流和持续的电流。

过渡：从上一章我们所学的电场的知识，我们知道，在导体两端形成电势差，则在导体中一定形成电场，那么在电源作用下，导体中的电场有什么特点呢？

2、恒定电场（板书：

二、恒定电场）

详尽的分析表明，导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为“恒定电场”。

学生参与讨论：宏观上是稳定的，个体上是有变化的。

（板书：动态的稳定）

过渡：恒定的电场 → 电场强度不变 → 自由电子在各个位置的定向运动的速率不变 → 串一个电流表，读数不变 → 恒定电流。

提出问题【学生讨论】：为什么“速率不变”？

3、恒定电流（板书：

三、恒定电流）

[PPT]大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流

教师引导，学生叙述：关于电流的定义是我们在初中已经学过的，我们再来回

忆一下。

[PPT]电流的定义、单位、方向、标量性。

电流的强弱就用电流这个物理量来描述。电流的定义：物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。用I表示电流。电流的定义式

电流的单位有哪些？它们之间的关系是什么？

在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。

电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（μA）。

它们之间的关系是： 1 mA=10-3 A； 1μA=10-6 A

1A的物理意义是什么？

如果在1 s内通过导体横截面的电荷量是1 C，导体中的电流就是1 A。即1A=1 C/s，但实际上在国际单位制中，安培（A）是基本单位，也就是说用电流的单位“安培”和时间的单位“秒”来定义电量的单位“库仑”，即1C = 1A·s

［PPT］随堂练习：

1、在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C，则导体中的电流为

________A。

2、某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C，则电解液中的电流为_______A。

3.在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取两个截面B和C，设导体的横截面积为S．导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个电荷的电荷量为q，电荷的定向移动速率为v，求该段导体内的电流.I=nqSv（要求学生笔记）

4、教材42页例题，教师引导学生分析题意，构建物理模型，培养学生分析问题

解决问题的能力。

师生互动：讨论，如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？

（三）课堂总结

［PPT］课堂小结

（四）作业布置：完成练习册相关内容

【教学过程结束】

《电源和电流》教学反思

本节课是电学第二章的开篇，从课题来看，是学生在初中已经学过的知识；但是从对教材的分析来看，这节课的很多内容，特别是对“电源”和“电流”的两个概念的理解，上升到了理论的层次，特别是要用到学生在上一章《静电场》中所学到的知识去对电源的作用和电流的形成重新认识，对学生的综合应用能力的要求比较高，结合学生的特点，设计了“讲授与探究”的教学方式。并自制了教具以加深学生对知识的再认识与理解。在教学活动结束后，通过与评委老师以及学生的交流，通过自我反思，形成以下几点得失以自勉。一．认真分析教学内容，把握课堂讲授深度。

在教材上本节课的篇幅及内容相对较少，但是要求学生要从新的角度去理解他们已经“知道”的东西，如果平铺直叙的灌输给他们，学生们没法把刚学过的静电场的知识和初中学过的关于电源和电流的知识统一起来。所以在教学中我设计了“从生活到课堂，从实践到理论再到实践”的引导过程。本节有三个知识点：电源、恒定电场、恒定电流。

在“电源”的教学活动中，通过多媒体的展示，从闪电的照片到“万家灯火”的照片，创设提出问题的情景；从初中学过的“电流形成的原因”到刚刚学过的“电场对电荷的作用”，引领着学生一步步的深入到这节课的教学内容里，新旧知识的过渡环环相扣，学生的理解与认识顺理成章。

在设计“恒定电场”教学过程时，我发现教材在这一部分有非常大的变化，对原来导体中的电场的形成不做讲解。所以我也大胆的对这部分内容进行说明性讲授，将学生的思路引入到对“恒定电场”的“动态的恒定”进行理解，顺利完成这一知识点的教学要求。最后通过引导学生讨论恒定电场对电荷的作用及其后果、电荷在恒定电场力作用下为什么做“匀速率”运动等问题，加深学生对“定向移动”的理解，把教学活动过渡到下一个知识点“恒定电流”。

在进行“恒定电流”的教学中，教材用了比较大的篇幅解析了一道在微观条件下理解电流的例题。这个知识点历来是一个难点，所以我在讲解时关于“恒定电流”的定义、单位、方向、标量性等问题所用的时间相对较少，然后用了两道有梯度的练习来让学生对电流的定义加深印象，又设计了一道传统的练习让学生认识电流的微观表达形式“I=nqSv”，最后才让学生对书上的例题进行分析和解题。有了前面难度由浅入深的练习的铺垫，学生对这道“难”题的理解也就“难题不难”了。

二．各种教学手段灵活应用。

在本节课的教学设计过程中，我发挥自己的特长，一方面制作了内容丰富，层次分明的多媒体课件；另一方面，为了课堂演示的需要，自己制作了电路实验的示教板。同时，为了方便学生对实验的观察，在演示时使用了高分辨率的摄像头，多种手段的采用，使课堂教学的效果明显提高。

三、运用探究式教学，培养探究能力

我在整节课中，通过提出问题→猜想→理论分析→实验演示→例题巩固的方式逐步创设物理情景，让学生从自然现象开始，提出物理问题，自己分析探究电荷在电场中的发生什么样的移动，通过适当的引导让学生讨论为什么电荷在电场力的作用下做匀速率运动，再通过分层次的问题设计，理解电流的微观表达形式，最后解决教材上的例题。这一教学过程充分体现了教师着意培养学生的科学探究，体现了新课标要求的“知识与技能、过程与方法以及情感态度价值观”三位一体的课程功能。使学生的主体地位得到发挥。

课后认真反思，也有不太如意的地方。

一．时间安排不够合理。前面关于“电源”部分的教学内容花的时间过多，后面讲“电流”时显得太匆忙，有前松后紧的感觉。

二、课堂小结不仅局限于知识点的小结，还要包含学法的小结，本人忽视了这一点。特别应该把这节课中对电流的微观表达式的推导与理解的思维方式作一小结，逐步培养学生的探究能力和创造思维。

通过这一堂课的教学，与学生的交流互动中，我们共同体验到了知识的传授与获取的快乐，这也是我作为一名教师所能享受的最大的幸福体验。

篇2：电源与电流教学设计

张从东

首先是引入新课，我们往往都认为引入新课一定要采取一些新奇吸引人的手段或情境，其实，对于电源和电流的入门课，最简单的最贴近实际生活的就是最有效的入门，我从谈谈身边的用电器入手来引入新课，学生感觉到现在以及以后很长一段时间要研究的知识就是和我们联系非常紧密的知识，而且，这个知识并不象平时家长所教育的那么可怕。其次是对于重难点的处理：

1、电流的形成

用课件来展示电流的形成过程，让电流这个抽象的知识变的形象化。非常有助于学生对电流形成过程的理解。

2、电流的方向

通过上课发现电源外部电流的方向在讲完电路以及电路图后再介绍更好，这样还可以及时地设置相应的练习，例如：指出电路中电流的方向以及标出电路中电流方向的习题等。采用先让学生探索，教师再纠错的教学方法，能起以下几方面作用：

1.能充分曝露学生学习上的问题，使教学更有针对性。

2.不约束学生的思维，适合中学生好表现的年龄特点，有助于激发学生的求知欲，培养终身探索的兴趣。

3.避免学生以为学生内容简单而掉以轻心。

4.让学生在探索并解决问题过程中，体味成功的快乐。

通过这节课，我感觉到教师注重教学中的变化。开始我们备课考虑的因素不同，我们设计的教学方法会因这个因素而侧重。当我们了解到学生存在的一些问题是没有备课中没有重视的。我们在上课时就要机智地去处理，随着因素的改变要改变自己的教学。

一、认真分析教学内容，把握课堂讲授深度。

在“电源”的教学活动中，通过多媒体的展示，从闪电的照片，创设提出问题的情景；从初中学过的“电流形成的原因”到刚刚学过的“电场对电荷的作用”，引领着学生一步步的深入到这节课的教学内容里，新旧知识的过渡环环相扣，学生的理解与认识顺理成章。

二、各种教学手段灵活应用。

三、运用探究式教学，培养探究能力

课后认真反思，也有不太如意的地方。

一、时间安排不够合理。前面关于“电源”部分的教学内容花的时间过多，后面讲“电流”时显得太匆忙，有前松后紧的感觉。

三、本节课应该让学生亲手实验，但由于实验器材缺乏，在分析力电流是否让灯泡发亮有先后顺序时，没能实现学生亲身经历通过实验归纳结论的过程。这样，在缺乏实践活动的情况下对电路实验的学习，学生学习显得被动，属于灌输性学习。

篇3：电源与电流教学设计

半导体激光器由于其具有全固态、体积小、质量轻、重复频率高等特点,被广泛的应用于激光制导、激光近炸引信、脉冲激光雷达、激光测距、激光通信等领域中[1]。实际应用中,半导体激光二极管的激励方式为电流注入式,发射光脉冲的形状直接取决于驱动电路的电流形状,激光脉冲信号的稳定性直接决定系统性能[2]。受大气散射、吸收及反射物损耗等因素的影响,接收端所接受到的激光功率会因环境的变化而改变。为维持接收端所接收到的信号强度的稳定,需要用改变发射功率的方式弥补激光传输过程中的损耗[3,4,5]。本文在电容放电式激光驱动电路结构的基础上进行改进,从理论上分析了电流调整的原理,结合ARM处理器设计了输出功率可调的半导体激光驱动电路,该电路能在不同的环境中选择最佳的输出功率,实现了对输出功率对环境的自适应。

1 激光驱动设计概述

1.1 激光LD驱动原理

半导体激光器是以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用的器件,通常由砷化镓(Ga As)、硫化镉(Cd S)、磷化铟(In P)、硫化锌(Zn S)等材料制成[6]。在泵浦源的作用下,电子在不同的能级之间进行跃迁,实现非平衡载流子的粒子数反转。当处于粒子数反转状态时大量电子与空穴进行复合,发射受激辐射从而对外发射光子。电注入式是半导体激光器常用的一种激励方式,在低正向电压下向半导体P-N结内注入电流,电流中的电子将与结区中原有的多数载流子空穴复合,从而由高能级往下跃迁到低能级,发射激光[7]。

1.2 电容放电式驱动工作原理

脉冲激光驱动电路分为恒流源和电容放电两种模式。与恒流源工作方式相比,电容放电模式驱动电源的电路简单、效率高、功耗低、峰值功率高等优点,在实际中得到了更为广泛的应用[8,9]。图1为激光驱动的原理图。

图1中,L为回路总的电感值,包括激光器的自身寄生电感和放电回路的杂散电感(包括器件封装引脚电感、过孔寄生电感、走线寄生电感等)。R为放电回路等效总电阻,包括激光管等效电阻、开关器件等效电阻、采样电阻等。C为电路中的总电容,主要为电路的储能电容。当开关断开时,高压HV通过二极管向储能电容C充电,充电结束后C两端的电压达到电路的初始电压U0。开关开启时,R,C,L,K构成放电回路。此时C上所储存的电荷在瞬间释放,在D2上形成快速的电流脉冲。根据基尔霍夫电压定律可以列出如下方程[10]:

对上述公式求解可以得出方程的解为:

由上述电流方程可知,无论电路处于何种振荡状态下,通过调整电压U0都可实现对电流峰值的调整,且脉冲的宽度和上升时间不变。

1.3 STM32F103ZET6介绍

STM32F103ZET6是一款基于Cortex TM-M3为核的开发的ARM处理器。Cortex TM-M3是一款32位处理器内核,内部数据路径、寄存器及接口都为32位。它采用哈佛结构,拥有独立的数据总线和指令总线,能够支持高度成功的Thumb-2指令集,效率极高。

STM32F103ZET6具有丰富的外设资源,内部集成512 KB闪存及20 KB SRAM,最大工作频率可以达到72 MHz。具有2个12位A/D转换器,1个7通道DMA转换器,7个定时器,9个数据通道及高达80个I/O接口。

在数控激光驱动电路中,STM32F103ZET6主要负责输出初级触发信号并通过控制倍压电路控制输出功率的大小[11]。

2 数控LD驱动电路硬件系统

驱动电路的整体设计框图如图2所示,主要由STM32F103ZET6主控电路、脉宽调节电路、MOSFET驱动电路、开关电路、数控调压电路等部分组成。

脉冲产生电路是系统中最为核心的部分,其基本原理是利用电容和电感构成RLC振荡回路并使之工作在开关状态,利用震荡产生大电流窄脉宽的电流脉冲。设计中采用Power MOSFET作为开关器件,其漏极漂移区电阻高和沟道短的特点,因而具有很强的电流处理能力、耐压能力和开关速度。

倍压电路利用MAX1771倍压芯片实现系统高低压之间的转化。其工作原理为BOOST升压电路,利用PWM方式控制开通时间的占空比即调整输出电压的幅值。倍压电路用于给振荡电路供电,通过改变电压则可以改变驱动的输出功率。

主控电路由STM32F103ZET6的最小系统和外围电路等构成.最小系统用来对系统的整体工作进行控制,包括复位电路、晶振等。外围电路主要有外部中断输入端、AD5220、脉冲整形电路等。各模块设计如下。

2.1 脉冲产生电路设计

脉冲产生电路由RLC震荡电路和MOSFET开关电路组成,二者共同决定电流脉冲的性质。脉冲产生电路设计原理图如图3所示,Q1为开关器件,C1为储能电容,L1为震荡电感,R1为采样电阻,VCC为供电电压、R2为限流电阻,V1为触发脉冲。当触发脉冲为低时,MOSFET关闭,此时回路中没有电流,VCC通过电阻R2对C1进行充电;当触发脉冲为高时,Q1开启,C1、L1、R1和Q1构成放电回路,C1上存储的电荷能够以纳秒级别的速度迅速释放,从而在回路中形成电流脉冲。对于震荡电路而言,电感和电容值越小,所得到的电流脉冲脉宽越窄,电阻值越小、供电电压VCC越大,电流脉冲的峰值功率就越大。设计时选择L1=6 n H,R1=1Ω,C1=10 n F,U0=48 V,则可计算出[12]电流脉冲的脉宽小于30 ns,峰值大于25 A。

选择合适的开关MOSFET是决定电流脉冲性能的另一重要因素[13,14]。对于MOSFET的要求有两个:结电容相对较小,能够保证有较快的开启速度;允许通过的源漏极电流要大,保证振荡电路产生的电流脉冲能完全通过MOSFET。设计中选择功率射频场效应管FCD9N60N作为开关器件,其开关时间为8 ns,最大导通电流为27 A。

2.2 MOSFET驱动电路设计

对于功率MOSFET而言,其栅源极电容较大,在高频、大电流使用的情况下米勒效应不能忽略,因此需要设计专用的驱动电路。常用的驱动电路形式有双极电流放大电路和互补推挽电流放大电路两种,能够有效降低驱动电路输出内阻,提高输出电流。除此之外,还可以采用专用的MOSFET驱动芯片,常用的芯片型号有IC7555,IC7556,DS0026,SN7536,TSC426等。本设计中采用DEIC420驱动芯片,该芯片内部采用互补推挽电流放大电路结构,瞬时输出电流值高达20 A。其原理如图4所示,IN为信号输出端,输入信号经过DEIC420后会被放大,放大后的信号幅值为VCC-0.025 V,上升时间为2 ns。

2.3 变压电路

变压电路用于给驱动提供工作电压。由上面的分析可知不同的工作电压下对应不同的驱动功率,通过调整电压值即可调整输出电流脉冲的大小。倍压电路主要由两部分组成:电源芯片和调压电路。设计原理图如图5所示。

LM317为电路的主要供电芯片,用来给脉冲产生电路提供工作电压。芯片工作在降压模式下,输出电压为1.5~37 V,最大输出电流为1.5 A。D1,D2为保护二极管,防止反向电压;R1为参考电阻,阻值通常选择为240Ω;Vout和ADJ之间为参考电压,典型值为1.25 V;设LM317的输出电压由ADJ调整端的对地电阻R和R1共同决定,Vout=1.25*(R/R1+1)。

2.4 脉冲变换电路

系统中利用STM32F103ZET6产生初级触发脉冲,触发脉冲经DEIC420放大后驱动MOSFET。STM32的输出高电平为+3.3 V,而DEIC420要求的最小输入高电平幅值为+3.5 V。为满足二者电平匹配的要求,需要加入中间级进行电平转化。系统设计中采用74HC123作为中间级,其能够输出与输入信号同步、脉冲宽度可调的逻辑电平,高电平典型值为+5 V,上升时间为3 ns,信号稳定性极高,完全可以满足驱动芯片的工作要求。74HC123输出脉冲宽度可以通过一个外接电阻和一个外接电容自由调节,最小脉宽可以达到50 ns,可用于对STM32F103ZET6的输出信号进行校正。

3 数控LD驱动电路软件系统

3.1 系统工作软件流程

系统设计中采用两个外部按键控制驱动输出功率的大小,上电后系统进行初始化,输出功率为一确定值。系统工作稳定后,指示灯闪烁。功率调整工作在中断方式下,一次中断触发一次功率调节。程序存储于FLASH中,上电后能够自动运行,系统工作流程如图6所示。

3.2 AD5220时序控制

AD5220作为主要的调整单元直接决定了驱动电路输出功率的大小。AD5220与STM32F103ZET6之间以三线形式连接,配置ARM的三路I/O输出(PE0,PE1,PE2)为数字电位器的控制总线。电位器的控制时序图如图7所示。CS为片选信号,芯片正常工作时必须保持为低;U/D为方向控制信号,该信号为高电平时每个CLK时钟将触发AD5220阻值往上调整一步,反之AD5220的阻值将往下调整一次;CLK为调整控制脉冲,下降沿有效;默认状态下CLK引脚为高电平,一次由高到低的电平跳变将触发AD5220进行一次阻值调整。

3.3 按键中断控制程序设计

系统的主程序是在MDK 4.02编译环境中直接调用STM32系统库函数进行开发。为优化系统代码,系统控制采用外部中断模式,拓展了EXTI_Line0,EXTI_Line1,利用中断管理器NVIC对中断属性进行设置,包括优先级、中断方式等。中断产生后,程序将对中断源进行鉴别,之后转入中断服务函数中对AD5220进行相应的调整。

Set Vector Table函数将中断服务函数设置存放于FLASH中,起始地址为0x00,Priority Group Config()用于选择中断源,实际程序中定义了两路外部中断,NVIC_Init Structure中定义中断的分组信息及中断优先级属性等。

4 实验测试

系统设计完成后对系统性能进行了测试,采用泰克示波器对脉冲产生电路中采样电阻两端的波形进行测量,采样电阻值为1Ω,采样所得到的脉冲波形如图8所示。横坐标为20 ns/格,纵坐标为5 V/格,因此实际得到的电流脉冲的幅值约为15 A,脉冲宽度小于25 ns,脉冲上升时间小于10 ns。

通过调整按键调整电路的输出功率,再次利用示波器测试采样电阻两端的波形,测试结果如图9所示。

5 结语

篇4：电源与电流教学设计

本论文通过《电流和电源》的教学设计和案例，着重阐述了交互式电子白板在高中物理教学中的应用。对其在教学应用中的优势，提出一些看法，供其他教师参考。

【关键词】电子白板电流的本质教学设计

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）21-0132-02

交互式电子白板是将投影技术、电脑和黑板的功能相结合的新一代教学媒体。它的最大特点是操作简单、媒体资源丰富、互动性强.教师无需学习专门的制作技术，只需掌握基本操作、积累教学积件。在呈现多媒体资源的同时，可以直接在所呈现的图片和文字上进行“标注”“书写”等各种人机交互操作，建构了一种类似于传统“粉笔+黑板”的新的课堂教学环境，弥补了黑板和多媒体教学的缺憾，从而使教学资源变为鲜活的资源，也使得课堂教学的过程具有较好的弹性和灵活性；教师还能面向学生完成相关的操作，大大地增加了教师与学生的互动性。充分培养学生的思维能力、语言能力、主动学习精神，提高了学生的信息素养，完成新课改理念的要求。

一、教学设计思想

（一）教材分析

本节教学内容是人教版教材《物理》（选修1-1）第一章第五节，教科书首先按照历史轨迹，介绍了伏打和伽伐尼对发现电流所作的贡献，让学生对电流有初步认识。然后给出电流的概念，再通过图片，推导电流形成的微观原理、判断电流的方向、电流的定义式。最后通过介绍日常生活中的常见电源，引入电源和电动势，使学生对电流的本质认识更加深化。

（二）学生分析

在学习了第一章的电荷、库伦定理、电场以及电容等相关知识后，对电荷的产生、电场的形成及其变化已经有了较深刻的认识，此时引导学生认识电流的本质，是符合学生心里特点和认知规律的。本节内容非常抽象，而且学生初中已经学过“电流”这个概念，但非常粗浅，还存在着先入为主的困难，学生必须结合前面已学知识，打破惯性思维，清楚的掌握电流的本质。这需要教师引导学生一起思考讨论，调动学生主动学习的积极性。

（三）教学目标

1.知识与技能

（1）了解发现电流的历史轨迹。

（2）掌握电流的微观原理和定义式。

（3）知道电流的方向是如何规定的。

（4）了解电源在电路中的运用，了解电动势的概念和单位，了解常见电动势的大小。

2.教学重点与难点

重点：理解电流的微观原理和电源的作用。

难点：电源提供了电场使自由电子定向移动。

（四）教学方法

该课的传统的教学方法是以教师讲解为主，得出结论，学生被动地接受现象、规律和结论，这样做虽然系统性、条理性很好，有助于学生掌握知识，但是学生的探究能力、思考能力、交流合作能力等等都被忽略了。

本人在这节课的教学中，利用电子白板技术，插入大量的图片、视频、动画等资源，激发学生主动学习的兴趣；通过类比、判断、推理等方法帮助学生克服难点；合理使用各种功能调动学生，让他们主动探究，通过分组讨论自己得出最终结果，完成教学任务。

二、活动环节中电子白板的作用

（一）梳理旧知识，引入新课

1.教师：之前我们学习了静电的知识，知道了电荷间有力的作用会运动，老师供了两种情况，哪位同学能够上黑板画出力和运动吗？

请一学生操作，其他学生思考，并判断对错：

教师：大家说，他画的对吗？

使用目的：让学生通过画笔在图片中画出电荷受力和运动的两种不同情况，即复习了之前的内容，又为后面电流的内容打下基础。

2.教师提问：请问这两张照片有什么区别？为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光？

学生思考：因为有电流。

教师引入：无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电流。那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律？（过渡：这节课就来学习有关电流的知识。）

使用目的：学生可以通过直观图片，主动思考问题，引入新课教学。

3.结合题目自主学习历史事迹

教师出示题目，要求学生阅读1、2段，思考应填写的内容：

白板使用：出示2个填空题，最后请学生填出答案。

使用目的：任务驱动，促使学生自主学习，进行知识建构。同时，通过题目，也梳理教学内容，突出知识点。直接出示题目也省去了板书，节约时间。

（二）引导学生掌握电流的本质

1.教师：我们研究电流之前，先探讨一下水流，出示图片后提出问题：水怎么流？水为什么会流？抽水机起了什么作用？

学生观看后小组讨论，最后请学生发言。

电子白板使用：出示图片，结合学生的发言画出关键点

使用目的：通过图片，将教学难点直观的表现出来，学生通过思考，小组讨论，可以自己得出结论。

2.教师分析：电流和水流类似，将两张图片放在一起，与学生共同分析并得出电流的概念和条件

白板使用：出示水流和电流两张图片，教师通过水流的关键点，引导学生找出电流的关键点。

使用目的：两种类似的讨论情景在同一页面显示，便于学生观察、理解电流和水流的相同点。

3.教师提问：请同学仔细观察，找出不同的地方

学生小组讨论后，回答问题。

白板使用：用画笔功能重点画出正负电荷，并请学生回答受力和运动情况。

使用目的：突出关键点，引导学生思考，并自己得出结论

4.教师：出示视频：滚滚长江东逝水，提出问题：水流有大小，电流有大小吗？与什么有关？

白板使用：观看长江视频，提出问题后再观看电荷运动动画。

使用目的：通过对比，将抽象概念转化为生活中实例，便于学生理解。

教师总结：通过图片，使学生对电流有更深刻的认识。

（三）观察图片了解电源和电动势教师：现在老师有几种电池，请大家观察，找出电池的信息。

白板使用：将几种不同电池的图片展示给学生，并利用聚焦放大功能突出电压示数。

使用目的：通过真实的电池，让学生深入了解电源的本质，也对生活常见的电池有更深入的了解。

三、教学反思

在整节课的教学中，学生的积极性很高，大多数都配合教师，积极思考，踊跃回答问题，对于难点，经过教师的类比、讲解，学生基本理解，课堂的即时反馈练习准确的反映学生学习情况。本节课既发挥了教师的主导作用，又体现了学生的主体地位，让学生进一步掌握科学推理的方法。

但在课堂教学的后期出现了时间不够的状况，原因是白板的使用时机还不足，缺乏对时间和量的恰当把握。因此在备课时，教师要认真分析教材，找到教学内容与教学素材的切入点，与课的核心知识联系不密切的内容就没必要展示，使技术的使用更具有针对性。

作者简介：

篇5：电源与电流教学设计

2、建立差模电流的辐射模型：

开关电源利用半导体器件的开和关工作，并以开和关的时间比来控制输出电压的高低，由于其通常工作在20KHz以上的开关频率工作，开关电源内的dv／dt、di／dt很大，产生严重的浪涌电压、浪涌电流和其它各种噪声。图1是典型的开关电源的简图和产生噪声的回路，含有大量高次谐波的噪声通过闭台回路向空间辐射电磁能量，即差模电流的辐对干扰。通常的闭合环形回路的形状都是不规则的，这里我们只讨论一般的模型，如图2所示。

这是一种带有接地平面的正方形的闭合印制线环路，在回路的两端分别接有电压源和阻抗相等的源内阻、负载，当电压信号的频率较高时，这种结构与方环形天线是非常相似的，成为一种严重的辐射源。

3、数值模拟：

对于建立好的模型．可以通过电磁场的数值模拟软件来对其辐射特性进行分析。在这里我们使用Ansoft?的HFSS(High Frequency Structure Simulator)来进行模拟。首先来研究这种闭合印制线回路的面积发生变化时其辐射特性如何发生变化。当差模辐射用小环天线产生的辐射来模拟时，在距离辐射回路为的远场的电场强度为E=131．6 ×106(fSI)(1／r)Sinθ(1)其中f（H2）为回路中电流信号的频率，S(m2)为回路面积，1(A)为电流强度，θ（0）为测量天线与辐射平面的夹角。我们根据图1所示的结构，取正方形闭合回路的边长分别为3cm、4cm、5cm、6cm和7cm进行模拟，信号频率为500MHz。图3(a)和图4分别为模拟得到的差模电流辐射的远场三维方向图(由于闭合回路的边长变化时其远场方向图是非常相似的，此处只给出边长为5cm时的方向图）和S-E曲线，从中可以很明显出由于印制线路板接地平面的存在使得差模辐射功率主要集中在接地平面上方，同时，远区辐射场的电场强度与回路面积呈线性变化关系(本文中的电场强度均指在闭合印制线回路最大辐射方向上的电场强度)，这与式(1)是完全符合的。

4、结果分析：

闭合印制线回路的面积越大，差模电流所产生的辐射干扰就越严重。但是同样面积的闭合印制线回路，如果回路形状发生变化，不再是正方形结构，其产生的辐射干扰效果一样会随着变化，甚至产生相当大的差异。图5显示了当闭合印制线回路的面积保持25cm2不变时，矩形印制线回路源与终端所在的边分别为2cm、3cm、4cm和5cm时差模电流所产生的辐射干扰效果，且在频率为500MHz、1GHz和1．5GHz时分别进行考虑。显然，频率增高，相同结构的闭合印制线回路产生的辐射干扰跟着增强，并且随着频率增高差模电流的辐射能量逐渐向印制线路板的正面“转移”，如图3所示，这是因为频率的增高使得接地平面相对于差模电流信号的电尺寸变大，从而对闭合印制线回路的辐射场产生更大的反射效果。更为重要的是，随着闭合印制线回路由正方形逐渐变化为越来越狭长的矩形，差模电流所产生的辐射干扰显著减小。也就是说，即使闭合印制线回路的面积相同。适当地改变其形状，使之越来越狭长，同样可以减小相同强度的差模电流的辐射干扰。

闭合印制线回路上流过的差模电流产生的辐射干扰在各个极化方向上的分布是不同的。图6是矩形印制线回路的源和终端所在的边为3(回路面积为25)时频率为1．5GHz差模电流的辐射干扰在X、Y、Z方向上的极化分量的三维方向图，从图中可以看到，X和Z方向上的极化分量主要集中于印制板正面的X轴的两侧，而Y方向上的极化分量主要集中于印制板的正上方区域，并且沿Y方向的极化分量最大，分别为X、Y方向极化分量的两倍左右，对于源和终端所在边为2cm、4cm和5cm时的闭合回路也是如此。

根据印制线路板上差模电流的辐射特性，开关电源设计人员在进行印制线路板和机箱内部结构设计的时候可以从以下几个方面来考虑：

1．通过改变闭合印制线回路的形状，使之尽量狭长。可以有效的减小差模电流的辐射干扰水平。

2．根据差模电流在各个极化方向上的辐射水平的不同，尽量使临近印制板上的印制线或元器件在较大辐射水平的极化方向上有最小的电长度，这样可以保证它们耦合到较少的电磁能量。

3．在对机箱内部的电缆进行布线设计时，确保电缆在较大辐射水平的极化方向上的电长度最小，从而使电缆耦合到的电磁能量最小。

4．确定得到最小的机箱对外辐射效果的通风窗或者是观察窗的位置和结构。通风窗或观察窗应尽可能的安装在辐射水平较低的位置，如果通风窗或观察窗是由矩形孔构成的，还应该考虑辐射场在窗口位置的各个方向的极化水平，尽量使矩形孔的长边不在辐射水平最大的极化方向上，以便使从机箱辐射出去的电磁能量最小。

对以上几点进行考虑的时候还要综合其它结构的干扰源的辐射效果，比如继电器、散热器和电缆产生的辐射干扰，而这些都是可以通过数值或者是解析的方法得到的。

5、结论：