Первоначальные сведения по разделу «Электрический ток в различных средах. Электронные приборы. Полупроводниковые устройства»
Тема: Первоначальные сведения по разделу «Электрический ток в различных средах»
Цель: Формирование компонентов общих и профессиональных компетенций.
Задачи урока:
Обучающие: Изучение и первичное закрепление новых знаний. Контроль и оценка самостоятельной работы студентов.(ОК-1.2.4.7.10. ПК-1.1, 2.2, 1.3, 2.3)
Развивающие:
- развивать аналитическое мышление (ОК-8);
- развивать умение анализировать, обобщать и систематизировать полученные знания и делать выводы (ОК-3);
- развивать интерес к будущей специальности (ОК-1).
Воспитательные:
- воспитывать чувство ответственности и дисциплинированности (ОК-7);
- воспитывать чувство товарищества и умение работать в коллективе (ОК-6).
Тип урока: Комбинированный.
Применяемые элементы технологии: Страницы устного журнала «Мир электроники».
Межпредметные связи:
- Электротехника и электроника
- Математика.
- Материаловедение.
- Устройство автомобиля.
Оснащение занятия:
- Презентация и сообщения студентов.
- Приборы для демонстраций:
а) явления электромагнитной индукции,
б) термопара,
в) фотоэффект,
г) набор резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов. - Видеофильм «Интеллект будущего».
План учебного занятия
№ |
Этапы урока |
Деятельность преподавателя |
Деятельность студентов |
I |
Организация начала урока |
Объявление темы, цели и способа проведения занятия. |
Полная готовность аудитории, быстрое включение студентов в работу. |
II |
Усвоение новых знаний и способов действия |
Вступительное слово. Объявление журнала «Мир электроники». Первая страницы: «Краткая история изобретений в электронике». Представление участников. |
Презентация и сообщения студентов. |
|
|
Обобщение по содержанию. |
Записи в тетрадях. |
|
|
Вторая страница журнала. «Экспериментальная викторина. Знаешь ли ты?». Представление участников. |
Объявление вопросов викторины, демонстрация опытов. Ответы на вопросы студентов аудитории. |
|
|
Обобщение по содержанию викторины. |
Записи в тетради. |
|
|
Третья страница журнала. «Электроника в автомобиле» Представление участников. |
Сообщения студентов по слайдам презентации. |
|
|
Выводы по представленным сообщениям. |
Записи в тетрадях. |
|
|
Четвертая страница журнала. Видеофильм «Интеллект будущего». |
Просмотр фильма. |
III |
Подведение итогов занятия. |
Анализ и оценка успешности самостоятельной работы студента. |
Самооценка усвоения нового материала. |
IV |
Домашнее задание. |
По материалам фильма написать мини-сочинение «Робототехника будущего: в быту, в технике, на транспорте». |
Запись в тетрадях. |
V |
Рефлексия. |
Предложение оценить свою деятельность на уроке по пунктам:
|
Оценивание студентами своей активности и качества работы на уроке. активно/пассивно доволен/недоволен коротким/длинным не устал/устал стало лучше/стало хуже понятен/не понятен полезен/бесполезен интересен/скучен легким/трудным интересным/не интересным |
Самостоятельная работа студентов (информация по слайдам) при подготовке устного журнала
3 слайд
Очень вовремя в 1913 году была изобретена электронная лампа. Инженеры всего мира получили удивительный прибор. Электронная лампа внешне устроена очень просто. В маленькую стеклянную колбу с двух сторон впаяны два электрода: отрицательный — катод и положительный — анод. Из колбы вакуумным насосом откачан воздух, чтобы электроны не сталкивались с молекулами газов, составляющих воздух. В колбе ближе к катоду помещен еще один электрод из металлической сетки. Когда на анод и катод подается достаточно большое напряжение, в безвоздушном пространстве появляется ток электрических зарядов, «выбитых» из катода под влиянием приложенной электрической «силы».
4 слайд
Настоящий прорыв в технике электронного телевидения произвёл русский ученый В.К.Зворыкин (эмигрировавший после революции в Америку)— в 1923 году он подал заявку на телевидение, основанное полностью на электронном принципе, а в 1931 году создавший первую в мире передающую электронную трубку с мозаичным фотокатодом, названную «иконоскопом», положившую начало развитию электронного телевидения. Иконоскоп— первая электронная передающая телевизионная трубка, позволившая начать массовое производство телевизионных приёмников. Далее Зворыкин занялся созданием полностью электронной телевизионной системы.
5 слайд
Газоразрядная лампа — источник света, излучающий энергию в видимом диапазоне. Физическая основа — электрический разряд в газах. Впервые свечение газов под воздействием электрического тока наблюдал Михаил Ломоносов, пропуская ток через заполненный водородом стеклянный шар. Считается что первая газоразрядная лампа изобретена в 1856 г. Генрих Гайсслер получил синее свечение от заполненной газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. В 1894 г. М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово-белый свет. В 1901 г., Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет синего-зелёного цвета. В 1926 г. Эдмунд Джермер и его сотрудники предложили покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой в бело-цветной свет. Э.Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. Области применения: магазины и витрины, офисы и общественные места, освещение зданий и пешеходных зон, театров, кино и эстрады. Автомобильные фары, фонари для подводного использования (элемент дайверского снаряжения).
6 слайд
Историчекие даты: полупроводниковые приборы.
Выдающийся советский ученый, основоположник полупроводниковой электроники академик А. Ф. Иоффе говорил: "Успешное развитие теории и практики полупроводников должно привести к революционным сдвигам в технике - к сдвигам, которые можно сравнить лишь с перспективами квантовой физики». До конца первой половины нашего века электротехника, а затем и радиотехника практически ограничивались применением металлов и диэлектриков, т. е. либо очень хороших, либо очень плохих проводников тока.
Еще во время Великой Отечественной войны в Ленинградском физико-техническом институте под руководством академика А. Ф. Иоффе были открыты многие неизвестные свойства и закономерности полупроводников. Именно тогда был выяснен механизм действия загадочного кристаллического детектора. В 1948 г. появился кристаллический триод - транзистор. Полупроводниковые приборы победили электронную лампу - уже через десять лет после изобретения транзисторов их выпускали десятками миллионов.
8 слайд
Электромагнитная индукци — это ...(явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него).
9 слайд
Термоэлемент — это ...(электрическая цепь (или часть цепи) из разнородных проводников или полупроводников, в которых разница температур создаёт электрический потенциал, или электрический потенциал создаёт разницу температур). Применяется в измерительной технике (в качестве термопары), а также для создания термоэлектрических генераторов, холодильников, кондиционеров.
Фотоэлемент — это …(электронный прибор, который преобразует световую энергию (энергию фотонов) в электрическую энергию). Преобразование энергии в ФЭП основано на фотоэлектрическом эффекте, который возникает в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения.
10 слайд
Резистор — это ...(структурный элемент электрической цепи (в виде законченного изделия), основное функциональное назначение которого оказывать известное (номинальное) сопротивление электрическому току с целью регулирования тока и напряжения).
Конденсатор — это ...(устройство для накопления заряда и энергии электрического поля).
Катушка индуктивности — это ...(элемент электрической цепи, который является накопителем магнитной энергии).
11 слайд
Диод — это ...(элемент электричекой цепи, который выполняет функции выпрямления переменного тока).
Транзистор — это ...(элемент электрической цепи, который является полупроводниковым прибором, предназначенным для усиления электрического тока и управления им).
14 слайд
Современный автомобиль уже сложно представить без различных электронных систем, управляющих и контролирующих работу различных узлов и агрегатов. В настоящее время широкое распространение получила бортовая система контроля на базе электронных блоков управления (ЭБУ). Все электронные блоки по функциональному назначению могут быть классифицированы на три основных системы управления: двигателем; трансмиссией и ходовой частью; оборудованием салона и безопасностью автомобиля.
14 слайд
Управляющее оборудование салона призвано повысить комфорт и потребительскую ценность автомобиля. С этой целью используется кондиционер воздуха, электронная панель приборов, мультифункциональные информационные системы, компас, фары, стеклоочистители с прерывающимся режимом работы, индикаторы перегоревших ламп, устройства обнаружения препятствий при движении задним ходом, сиденья с изменяющимся положением кресел. Электронные системы включают в себя: противоугонные устройства, аппаратуру связи, центральная блокировка замков дверей, режимы безопасности и т. д.
15 слайд
Датчики положения и скорости выполняются контактными или бесконтактными. При всех достоинствах, контактные датчики имеют один существенный недостаток – склонность к загрязнению и, соответственно, снижение точности измерений.
К контактным датчикам положения относятся потенциометры с подвижными контактами, которые измеряют линейные и угловые перемещения объекта. Потенциометры широко используются в качестве датчика положения дроссельной заслонки, датчика положения педали газа, объемного расходомера воздуха, датчика уровня топлива и др.
В основу работы бесконтактных датчиков положения и скорости положены различные физические явления и эффекты.
15 слайд
Датчики расхода воздуха.
Расход воздуха, поступающего в двигатель, определяется по объему или массе. Датчики определяющие расход воздуха по объему называют объемными расходомерами. Работа таких датчиков построена на оценке перемещения заслонки, пропорционального величине потока воздуха.
Расход воздуха по массе оценивается датчиком массового расхода воздуха. Наибольшее применение нашли микромеханические расходомеры, построенные на тонкопленочных нагреваемых элементах - терморезисторах. Воздух, проходя через терморезисторы, охлаждает их. При этом, чем больше проходит воздуха, тем сильнее охлаждаются терморезисторы. Определение массового расхода воздуха построено на измерении мощности и тока, необходимых для поддержания постоянной температуры терморезисторов.
16 слайд
Датчики контроля эмиссии отработанных газов.
Регулирование содержания вредных веществ в отработавших газах обеспечивают датчики контроля эмиссии, к которым относятся датчик концентрации кислорода и датчик оксида азота.
Кислородный датчик устанавливается в выпускной системе и в зависимости от содержания кислорода в отработавших газах вырабатывает определенный сигнал. На основании сигнала система управления двигателем поддерживает определенный состав топливно-воздушной смеси . На современных автомобилях, оборудованных каталитическим нейтрализатором, устанавливается два датчика концентрации кислорода. Кислородный датчик на выходе обеспечивает содержание вредных веществ в пределах установленных норм. Датчик оксидов азота контролирует содержание оксидов азота в отработавших газах. Он устанавливается в выпускной системе бензинового двигателя. Концентрация оксидов азота оценивается по величине восстановленного кислорода.
16 слайд
Датчики температуры.
Измерение температуры производится в различных системах автомобиля:
- Датчик температуры охлаждающей жидкости
- Датчик температуры воздуха во впускном коллекторе
- Датчик температуры наружного воздуха;
- Датчик температуры воздуха в салоне автомобиля
- Датчик температуры масла
- Датчик температуры масла
Для измерения температуры применяются терморезисторы с отрицательным температурным коэффициентом. С увеличением температуры сопротивление термистора снижается, соответственно возрастает ток. В качестве датчика температуры используется также термопара – проводник, состоящий из двух различных металлов и под воздействием температуры генерирующий термоэлектрическое напряжение.
17 слайд
Датчики давления.
В современных автомобилях используется большое количество датчиков давления:
- датчик давления во впускном коллекторе;
- датчик давления топлива в системе впрыска;
- датчик давления в шинах;
- датчик давления рабочей жидкости в тормозной системе;
- датчик давления масла в системе смазки.
Для оценки давления применяется изменение сопротивления тензорезистора при механическом растяжении диафрагмы. Измеряемое давление может быть абсолютным или относительным. Датчик давления во впускном коллекторе измеряет абсолютное давление, т.е. давление воздуха относительно вакуума.
17 слайд
Другие датчики.
Представленная классификация охватывает далеко не все автомобильные датчики. Существуют: датчик детонации, датчик уровня масла, датчик дождя. Датчик детонации оценивает вибрацию двигателя, которая сопровождает неконтролируемое воспламенение топливно-воздушной смеси. Датчик представляет собой элемент, который при вибрации генерирует электрический сигнал. Датчик уровня масла в современном двигателе заменяет функции щупа. Уровень масла может измеряться поплавковым переключателем или более совершенным тепловым датчиком, который кроме уровня масла измеряет его температуру. Датчик дождя обеспечивает автоматическую работу стеклоочистителей. Он совмещен с датчиком освещенности. Все данные датчиков объединены в систему электронного блока управления автомобиля.