高教版《电子技术基础与技能》项目五 搭建简易闪烁电路教学设计

项目五 搭建简易闪烁电路 学习项目名称 搭建简易闪烁电路 情景应用 节日彩灯等 基础知识点 电容器的充放电 电容器的串联 电容器的并联 认知技能点 电容器的认知与检测 轻触按钮的认知与检测 操作技能点 在面包板上搭接简易闪烁电路 使用万用表测试电路的相关参数 课程场地 《电工技术基础与技能》课程教室 设计课时 7 一、项目应用 节日闪烁的彩灯流光溢彩，绚烂夺目，城市夜晚闪烁的夜灯等其实就是由各种不同的闪烁电路控制的，今天我们来完成一个简单的闪烁电路的搭建。 二、项目原理 （一）电容器与电容 任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器，这两个导体称为电容器的两个极板，两个极板之间的绝缘物质称为电容器的介质。 ( 图5-2电容器 ) 电容器的基本特性是能够储存电荷。在电容器两端加上电压U，如图5-2所示，它的两个极板上就会分别聚集起等量的异种电荷，这样，电容器上就储存了一定量的电荷和电场能量。电压U越高，电容器极板上聚集的电荷q就越多，产生的电场就越强，存储的电场能量就越多。 实验表明，电容器所储存的电荷量q与其两个极板之间的电压U的比值是一个常数，称为电容器的电容量，它表示了电容器储存电荷的能力，简称电容，用字母C表示。 即 式中 C———电容，单位F（法拉）； U———电容器两极板间的电压，单位V（伏特）； q———电荷量，单位C（库仑）。 一般电容的法拉（F）单位太大，实际应用时通常用微法（μF）或皮法（pF），其换算关系为 1F=106μF=1012pF 电容器的参数较多，其中最重要的除了电容量以外，还有电容器的额定工作电压，也就是是电容器在规定温度范围内长时间正常工作的最高电压，也称为耐压值。电容器在正常工作时，工作电压不应超过其耐压值，否则电容器将会损坏。 （二）平行板电容器 如图5-3所示的平行板电容器是最简单的电容器，它由两块相互平行且相距很近而又彼此绝缘的金属板组成，这两块金属板就是电容器的两个极板，极板之间的空气就是电容器的介质。 实验证明平行板电容器的电容量C 与电容器的结构有关：平行板电容器的电容量与两极板间的正对面积及极板间电介质的介电常数成正比，与两极板之间的距离成反比，即 式中 C———平行板电容器电容，单位F； S———电容器两极板的正对面积，单位是 m2； ε———电介质的介电常数，单位是F/m； d———两极板之间的距离，单位 m。 根据上述公式可知：平行板电容器的电容是电容器的固有属性，它只与电容器自身属性如电容器两极板的正对面积、两极板之间的距离及极板间电介质的介电常数有关，而与电容器带多少电荷、两极板之间有无电压无关。 （三）电容器的充电 如图5-4所示电容器的充放电电路中，电容C是一个容量很大、不带电的电容器。当开关K1闭合时如图5-5所示，电源向电容器开始充电，灯L开始较亮，然后逐渐变暗，最后熄灭，充电过程结束。电路中灯L的明暗变化说明电路中的充电电流在发生变化，若在电路中串联一个电流表，可发现其读数由大到小变化，最后为零；若在电容器两端加上电压表观察其电压变化，可发现在整个充电过程中电压表的读数从零开始逐渐变大，最后等于电源电压E。 充电时电源正极向电容器正极板供给正电荷，负极向电容器负极板供给负电荷。电荷在电路中形成定向移动，产生电流，两极板间有了电压。K1刚合上时，电源与电容器之间存在较大的电压，使大量电荷从电源移向电容器极板，产生较大电流，随着电荷的增加，电压减小，电流减小。当电容器两端电压等于电源电压时，电荷停止定向移动，电流为零，灯不亮。 （四）电容器的放电 当电容器充电完成后，断开开关K1,闭合开关K2，如图5-6所示，电容器开始放电。灯L开始较亮，然后逐渐变暗，最后熄灭，放电过程结束。电路中灯L的明暗变化说明电 ... ...