比喻在电路定理中的应用

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摘要:电路定理是电路理论的重要组成部分。采用行之有效的教学方法帮助学生理解定理内容,是我们迫切要解决的问题。比喻教学法就是一种很好的教学方法。本文以电路中比较常用的三个定理为例,说明比喻在电路定理中的应用。

Abstract: The circuit theorem is the important part in circuit theory. Helping students to comprehend contents of theorem is the urgent problem that we will solve using effective way. Teaching method with metaphors is a perfect way. The application of metaphors was explained in the circuit theorem with three frequent theorems.

关键词:电路定理;比喻;教学

Key words: circuit theorem;metaphor;teaching method

中图分类号:TM0文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)31-0156-02

0引言

众所周知,电路定理是电路理论的重要组成部分,对定理内容的理解和应用是学习电路后续内容的关键。在教授某一定理时,通常的讲法是先介绍该定理的内容,然后加以证明,最后通过例题讲解如何应用该定理。但在教学实践中笔者发现,此种教法很难使学生真正理解定理的内容并做到熟练应用。为此,采用行之有效的教学方法帮助学生理解定理内容,是我们迫切要解决的问题。比喻教学法就是一种很好的教学方法。它是指教师教学中借用学生已感知的知识来映射新知识,使新知识更容易被理解的一种方法。本文以电路中比较常用的三个定理(叠加定理、戴维南定理及互易定理)为例,说明比喻在电路定理中的应用。

1叠加定理

叠加定理的内容是:多个独立源作用的线性电路,任一支路(或线性元件)的电压或电流都是电路中各独立源单独作用时,在该处产生的电压或电流的叠加。可以说,该定理是电路定理中比较容易理解的定理,但为了让学生能更清晰、准确地抓住定理所表达的内容,可以采用比喻法。独立电源可以产生流动的电流,现实生活中的水龙头可以产生流动的水。所以在实践教学中,可以将独立源比作水龙头,而将某一条支路(或线性元件)比作某一个水槽,那么独立源在某一支路所产生的响应(电压或电流)就可以看作打开水龙头向某一水槽所注的水。图1所示电路为电压源US和电流源IS共同作用时在电阻R上产生电流I。图2所示为水龙头A和B同时打开向水槽C注水。则定理内容可通过比喻表述成:水槽中多个水龙头一起打开所注的水,等于各水龙头单独打开时在水槽中所注入的水的和。如果在介绍叠加定理之前用上这样的比喻,那么定理的内容也就呼之欲出了。这种比喻生动、有趣,又贴近生活,学生们易于接受而且印象深刻。

2戴维南定理

戴维南定理――又叫做等效电压源定理。其定理内容为:任何一个线性含源二端网络就其外部性能来说,可以用一个电压源等值代替,电压源的电压等于原含源二端网络的开路电压,电压源的内阻等于原含源二端网络变为无源二端网络的入端电阻。戴维宁定理实质上是一种分析方法,是通过等效变换演化出的一种表现形式,它是求解复杂直流电路的一种重要方法。相对支路电流法而言,戴维宁定理的应用范围狭窄,原理的理解也较为困难,不少学生学起来感觉枯燥难懂,甚至将戴维宁定理诙谐地称为“太为难定理”。究其原因,主要还是对“等效”这个概念没有真正理解。因此,教学中最重要的是要学生掌握把一个有源二端网络等效为一个电源的思想。笔者在讲授“等效”这个概念时运用了比喻教学法,收到了很好的教学效果。戴维南定理的图示说明如图3所示。这里可将线性有源二端网络比作白猫,电压源比作黑猫,而将待求支路的电阻比作老鼠。对于老鼠来说,无论白猫还是黑猫都会对它构成威胁,所以白猫和黑猫对于老鼠来说是等效的。但是,白猫和黑猫的习性以及扑鼠方式肯定是不一样的,也就是说,白猫是白猫,黑猫是黑猫,它们相互之间是不能等同的。而对于待求支路来说,线性含源二端网络和电压源的作用是相同的,它们都可以为待求支路的电阻提供相同的电压和电流。但两者之间却不能等同,一个是结构比较复杂的网络,一个是结构简单的电压源。通过这样的比喻,学生也就自然明白了,用电压源(黑猫)替代原来的二端网络(白猫)后,负载电阻RL两端的电压U和流过的电流I均不变,即“等效”指的是对外电路(老鼠)等效。

3互易定理

互易定理的基本意义是,对任一仅有唯一独立源,且仅由线性电阻构成的网络,独立源所在端口与响应所在端口可以彼此互换位置,而互换位置前后,激励和响应的关系不变。互易定理有三种形式,如图4所示。该定理的形式较多,且当激励为电压源(或是电流源)时,响应有时是短路电流,而有时是开路电压,学生很难记忆,且容易记混淆。同样,运用比喻法可以解决这个问题。这里将电压源比作父亲,电流源比作母亲,而将短路电流比作儿子,开路电压比作女儿,这样作比后就很容易找到三种形式的规律。首先,可以把独立源所在端口与响应所在端口的关系看作是父母与子女的关系。那么,互换前两端口若是父子关系(或母女关系),则互换后两端口仍然是父子关系(或母女关系);若互换前两端口是父女关系(或是母子关系),则互换后两端口则是母子关系(或是父女关系)。通过这样的比喻,学生就容易抓住规律并理清互易前后激励与响应的关系了。

4结束语

作为教师应有能力将深奥的理论讲得通俗易懂,用现实中易理解的事物使抽象的知识形象化。教学中适当运用比喻,不但能够激发学生的学习兴趣、活跃课堂气氛,还能使学生对电路定理的理解比较直观形象,进而增强学生的记忆。但这种比喻教学法要求教师有很高的专业功底,因为学生更容易记住教师的比喻,如果比喻得不确切,非但起不到好的作用,反而会弄巧成拙,使学生更加迷惑不解。因此,需要我们多观察、多体会,根据教材内容尽可能多地发掘比喻、应用比喻。此外,还可以集思广益,让学生自己运用比喻形容某一事物,通过联想和想象启迪学生的思维,开拓学生的思路,在类比和推理中理解和掌握知识。

参考文献:

[1]陈希有.电路理论基础[M].北京:高等教育出版社,2005,4.

[2]徐福媛.电路原理学习指导与习题集[M].北京:清华大学出版社,2007,3.

[3]廖振德.比喻在电子电工教学中的应用[J].职业教育研究,2006,12:94-94.

[4]丁雷.信息技术教学中形象比拟法的运用[J].中国电化教育.2004,6:59-60.

[5]彭梅香.浅谈比喻在电工技术基础教学中的作用[J].新余高专学报.2004,4:93-94.