师:同学们,大家好。今天我们一起学习电子元器件的识别。先来欣赏创客作品——新型流水灯。这个作品应用了发光二极管、电阻器等电子元器件。32个发光二极管组成的心形,通过单片机控制灯的亮灭,呈现出不同的律动图案效果,无论是送给家人还是朋友都很炫酷。在制作创客作品时,要赋予设备“灵魂”,让产品“动起来”,就得给它们“大脑”控制、“器官”感知、“肌肉”运动,而电子元器件就起到这样的作用。电子元器件是电子元件和小型机器、仪器的组成部分,本身由若干零件组成,可在同类产品中通用。
老师从家用电器中拆下这块电路板,同学们观察思考一下,认识哪些元器件呢?识别电子元器件有一套方法,今天活动主题就是掌握电子元器件的识别方法。认识电子元器件,首先要知道元器件在电路板上的字母标示和电路图形符号。
如图,电路板上带有“Arlo”字母的,就是初中学过的电阻器。它利用物质对电流的阻碍作用制成,是电子产品最基本、最常用的电子元件之一。不同电阻器的电路图形符号有一定差异。
电阻器的单位是欧姆,用符号表示。电阻表示导体对电流阻碍作用的大小,电阻越大,对电流阻碍作用越大。那电阻器在家用电器中有什么作用呢?主要起到限流、降压和分压等功能。下面展开问题探究。
思考探究一:电阻器的阻值由5欧姆增大至20欧姆,灯泡是变亮还是变暗呢?同学们思考一下。当电阻器阻值为5欧姆时,电路中的总电流为0.5安培,这是初中学过的知识。当阻值增大到25欧姆时,电路中的总电流变为0.2安培,也就是说通过灯泡的电流减少了,所以灯泡变暗。
再看探究二:电路中安装的小电动机,额定电压是3.6伏,电源电压4.5伏特,工作电压超过了额定电压。请同学们思考,为使小电动机电压不超过额定电压,应在电路中加入一个多少欧姆的电阻器呢?
为使小电动机正常工作,必须使电路降压0.9伏特。电路中的电流是多少呢?根据初中知识,可根据小电动机额定电压以及电阻计算出电路中的电流是0.5安培(假设此处已知小电动机电阻为7.2欧姆,根据欧姆定律计算),所以应加一个0.9÷0.5 = 1.8欧姆的电阻。
最后看自主探究:如图,电阻器L1和L2各分压多少电压呢?首先算出电路中的电流是9伏特÷(120欧 + 300欧姆) = 0.02安培。因此电阻器R1的电压为0.02安培×120欧 = 2.4伏特,电阻R2的电压为0.02安培×300欧 = 6伏特。所以电阻R1分压2.4伏特,电阻R2分压6伏特。通过刚才的问题探究,我们对电阻器的限流、降压和分压功能有了更深理解。
下面了解一下电阻器的分类,电阻器总共分为三类。第一种是阻值固定不变的普通电阻,例如碳膜电阻、金属膜电阻等;第二种是能通过外界环境变化改变自身阻值的敏感电阻器,例如热敏电阻器、光敏电阻器、湿敏电阻器等;第三种是初中也了解过的,通过手动调整阻值大小的可调电阻器。
认识电子元器件,除区分字母标示和电路图形符号,识别元器件本身的标志信息也是重要方法。例如电阻器就有很多标志信息,通过这些信息可了解电阻器的阻值和相关参数。电阻器主要有两种标示信息的方法,对于普通电阻,有直接标示和色环标示,而敏感电阻器和可调电阻器用直接标示。
先看固定电阻器直接标示的识别。这个固定电阻器上由四位字母和数字组成的标志信息有不同含义。请同学们按老师方法指引完成任务一:计算左图中玻璃釉电阻器的阻值。根据指引,第一位数字为电阻值的整数,即4;第二位是单位千欧姆;第三位代表小数位3,也就是0.3;第四位是电阻值的允许偏差。所以左图所示的玻璃釉电阻器,阻值为4.3千欧姆,误差值在±10%。同学们,算对了吗?
紧接着看固定电阻器色环标示的识别。普通电阻有4道环标示法,精密电阻有5道环,今天重点了解四道环标示。请同学们按老师方法完成任务二:计算下图中电阻器的阻值。
老师和同学们一起来探讨任务。按老师指引的方法,第一道环黄色代表有效值4,第二道环紫色代表有效值7;第三环橙色代表电阻值的倍率,即103;第四环金色代表电阻值的允许误差±5%。所以这个电阻器数值为47千欧姆,误差为±5%。同学们,算对了吗?
紧接着学习第二种电子元器件——电容器,它的字母标示是C,电路图形符号有以下几种。下面完成体验:请根据老师指出的电容器字母标示,找出电路板中电容器。电路板中有瓷介电容器和色环电容器,同学们找对了吗?
电容器是由两个金属电极,中间夹着一层电解质构成的电子元件,单位是法拉,但法拉单位太大,还设有微法和皮法,它们之间有关系。电容器可分为瓷片电容、聚脂薄膜电容和电解电容等。下面通过两个动画具体探讨电容器充电和放电的原理。
