如何解決《電工基礎》教學中的兩個難點

《電工基礎》是維修電工專業的一門基礎課，它直接影響后面專業課程。電工基礎課電工基礎的特點是：概念多，電量、電參量的單位比較繁雜，特別是概念、定理、定律和計算等許多地方相似且相近，學生容易混淆，增加了學習難度。其次，《電工基礎》定量討論多，給學生解題、分析和計算帶來一定的難度。下面，就我在教學中的體會，談談自己的看法。

一、 電位的計算、基爾霍夫第二定律的定量分析

電動勢時而取正，時而取負，計算時學生無所適從。這就要求我們在教學過程中注意引導學生的解題思路、解題步驟和解題方法。通過對問題的綜合分析和計算，使學生弄清條件。在一定條件下，注意問題的演變，使學生區分問題的性質。計算電位的基本步驟是：第一，選定零電位（可任意指定）；第二，選擇路徑。從該點出發，通過一定的路徑繞到零電位點，該點的電位就等于此路徑上的全部電壓和電動勢的代數和，路徑可任意選擇；第三，確定正負。分為電壓的正負、電動勢的正負。電壓的正負根據電阻上電流方向來確定：電流進入電阻的一端是正極，而流出的一端負極。電動勢的正負即正極電位高于負極電位。步驟一、二雖是必要，但比較簡單，只要強調電位的計算與路徑的選擇無關。第三步則是困難所在，為了使學生比較容易掌握電位的計算。首先明確兩點：（1）電阻上的電壓的正負根據電流方向與路徑方向確定：路徑方向與電流方向相同取正、反之取負。（2）電源電動勢的正負根據電動勢方向（負極指向正極）與路徑方向確定：路徑方向與電動勢方向相同取負，反之取正。然后通過例題，按求解步驟求出各點電位。思路清晰，重點突出，先闡述歸納，再講解驗證并加以鞏固，使學生順利地通過電位計算這一關。

第三章第二節運用基爾霍夫第二定律解題時電壓和電動勢的正負確定方法：第一，首先選定各支路電流的正方向。第二，任意選定沿回路的繞行方向。第三，若通過電阻的電流方向與繞行方向一致，則電阻上的電壓取正；反之取負。第四，電動勢方向與繞行方向一致時，則該電動勢取正；反之取負。問題就在電動勢正負判斷上。電位計算這一章，電動勢與電徑方向一致時取負，反之取正。從字面上分析，似乎是自相矛盾的，這時學生感到迷惑不解，在這類問題上很容易出錯，越錯越沒信心，這就需要我們幫助學生認清問題的實質，說明這兩點并不是自相矛盾的。這樣，學生心中的疑團自然而然就解開了。避免了教材中電動勢正負取值的混亂，條理清楚，重點突出，再出幾道練習題，增強記憶，加深理解，效果會更好。

二、 運用楞次定律判斷感生電動勢的方向，也是學生較難掌握容易出錯的地方

在教學中有三點應引起注意：（1）電磁現象學生以前的物理課曾接觸過，學生易于產生輕視或厭煩，但本教材的要求不同，有一定的難度。（2）物理概念多，比較抽象。（3）內容層層深入，難點多，錯綜復雜。針對這種情況，首先提醒學生們從思想上重視這一章，引用幾個問題引起學生的關注。充分利用掛圖、模型和演示實驗，以增強學生對基本概念、基本定律和法則的理解。例如對三個重要物理量的理解，磁通、磁感應強度、磁場強度，它們都是反映磁場強弱的，磁通Φ只是定性分析，定量討論是磁感應強度B和磁場強度H。考慮到學生的接受能力，首先以磁力線的概念引出磁通，然后以磁通密度的概念導出磁感應強度，為了討論方便才引入一個與磁導率無關的磁場強度。Φ是指垂直穿過某一個面上磁力線總數，描述的是磁場在空間某個面上分布的情況；B是垂直穿過單位面積磁力線總數，描述的是磁場中各點磁場的強弱和方向。H也是反映磁場強弱的矢量，但H與鐵磁材料無關，只決定線圈匝數和勵磁電流，它是反映外磁場強弱的物理量，而B它決定于H和μ，即它反映外磁場強弱，又反映鐵磁材料磁化后對于磁場加強的程度。三者之間的換算關系，B=Φ/S，B=μH。為了使學生更易于接受這三個物理量，要注意加強對各物理量意義和相互關系的正確理解，并注意它們之間的換算關系。

楞次定律及其應用也是本章的難點，學習中要分清情況，善于總結。運用楞次定律判斷感生電動勢的方向有三種方法：（1）直接運用楞次定律，分三步：A.首先確定原磁通的方向及其變化的趨勢（是增加還是減少）。B，如果原有磁通的趨勢是增加，則感生磁通與原有磁通方向相反；反之，原有磁通的變化趨勢是減少，則感生磁通與原有磁通方向相同。C，根據感生電流的方向，應用安培定律判斷出線圈中感應電動勢或感生電流方向。（2）判斷互感電動勢的方向，應用公式e=-△i/△t，設定參考方向，當電流增大時，電流變化率△i/△t＞0 ，互感電動勢為負值，表明實際方向與參考方向相反;當電流減小時，電流變化率△i/△t＜0，互感電動勢為正值，表明實際方向與參考方向相同。⑶利用同名端。這三種方法中，學生首先接觸的是第一種直接運用楞次定律，但遇到較復雜的題型，有時磁通增加，有時減少，是相反還是相同，再用右手定則，學生很難掌握容易出錯。教材上對直接運用楞次定律判斷電動勢方向做了重點介紹，增加了學生學習這一節的難度。第三種利用同名端的方法，雖然簡單，但書本上不可能都給畫出變壓器的繞行方向。第二種方法是分析互感現象提出的，仔細分析一下，自感現象也適用，磁鐵插入螺旋線圈也適用。所以，把第二種方法引申為：應用公式e=-△Φ/△t，設定參考方向，當磁通變化量增大時，即△Φ/△t＞0，感生電動勢為負值，表明實際方向與參考方向相反;當磁通變化量減少時，即△Φ/△t＜0，感應電動勢為正值，表明實際方向與參考方向相同。

由于△Φ/△t增加，所以感生電動勢的實際方向與參考方向相反。在教學中，楞次定律必須牢牢掌握。判斷電動勢方向以第二種方法為主，讓學生牢記⑴e=-△Φ/△T，⑵參考方向。避免磁通方向亂畫，思路混亂，做完了也不敢肯定自己是對是錯的現象。以使本章的難點不難，為后面的內容打下基礎。