知識(shí)遷移在《電機(jī)與變壓器》直流電機(jī)繞組課程教學(xué)中的運(yùn)用

【摘 要】本文旨在說(shuō)明用知識(shí)遷移解決《電機(jī)與變壓器》這門課中，如何畫出或找出直流電機(jī)單疊繞組和單波繞組并聯(lián)支路的問(wèn)題，幫助學(xué)生清楚理解短路線、電刷在形成支路中的作用，從而掌握支路的形成原理。

【關(guān)鍵詞】直流電機(jī);繞組展開(kāi)圖;并聯(lián)支路;知識(shí)遷移;教學(xué)法

【中圖分類號(hào)】G712 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ?【文章編號(hào)】1671-8437（2020）04-0027-02

知識(shí)遷移在學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)起著重要作用，已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)往往成為突破教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，是學(xué)生接受新知識(shí)的源泉。把畫等效電路的方法用在畫直流電機(jī)的并聯(lián)支路上簡(jiǎn)單而明了，大大提高了教學(xué)的效果，這是本文的最大亮點(diǎn)。

《電機(jī)與變壓器》這門課程是職業(yè)院校電工類專業(yè)的重要科目之一，能否掌握好這門課，對(duì)提高學(xué)生的專業(yè)知識(shí)水平起著關(guān)鍵的作用。課堂教學(xué)是教師傳授知識(shí)的重要途徑之一，課堂上教師的教學(xué)方法至關(guān)重要。針對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的特點(diǎn)，把看似枯燥難懂的電機(jī)理論講活講透，是教師需要研究的問(wèn)題。在這里，筆者結(jié)合自己對(duì)《電機(jī)與變壓器》教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，談?wù)剬?duì)這門課難點(diǎn)部分（直流電機(jī)繞組并聯(lián)支路）的講授辦法，就是充分利用遷移的思想進(jìn)行課堂教學(xué)，以期達(dá)到舉一反三的教學(xué)效果。

在學(xué)習(xí)《電機(jī)與變壓器》中直流電機(jī)繞組展開(kāi)圖并聯(lián)支路這部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生常問(wèn)：教科書中所畫的并聯(lián)支路，在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是個(gè)啥樣子？我們?nèi)绾文苷业矫織l支路呢？有沒(méi)有可操作的具體辦法？的確，畫繞組展開(kāi)圖，這是學(xué)生最感頭痛的內(nèi)容之一，而找出并聯(lián)支路就更難，這是因?yàn)槔@組展開(kāi)圖看上去很復(fù)雜。教師可以利用思維的遷移特性進(jìn)行深入地剖析，這樣便可以找到所有的并聯(lián)支路。具體為：

1 ? 根據(jù)已畫出的展開(kāi)圖，畫出所有元件相互連接的串聯(lián)圖

如《電機(jī)與變壓器》教材第16頁(yè)例1-1中圖1-24所示的單疊繞組，其元件相互連接的閉合電路如圖1所示。圖中以元件號(hào)數(shù)字代表相應(yīng)的元件，用短線表示相互連接關(guān)系。很顯然，在單疊繞組中，所有元件是按編號(hào)順序串聯(lián)起來(lái)的閉合回路。

注意：圖1可結(jié)合動(dòng)畫演示在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)繞組元件、電刷、短路線和正負(fù)電極的動(dòng)態(tài)情況。圖1只是運(yùn)行中某一瞬間的情況而已。

找出被電刷短路的元件：1、5、9和13，并用線條短接該四個(gè)元件（也就是電機(jī)繞組的加的短路線）如圖1所示。學(xué)生明白了短路線究竟是起何作用的問(wèn)題。若在圖中標(biāo)出元件的電流方向的話，從圖中可以看出，這個(gè)閉合回路中將有四個(gè)特殊的點(diǎn)（也就是四個(gè)電刷）：其中兩個(gè)點(diǎn)（相對(duì)的兩電刷）為電流流入的點(diǎn)，而另外的兩個(gè)點(diǎn)（另一對(duì)相對(duì)的電刷）則為電流流出的點(diǎn)。該四個(gè)點(diǎn)（四個(gè)電刷）把電路分成了四段。并注意其他元件所處磁極的極性。

將電流流入的兩點(diǎn)用線連起來(lái)作為一個(gè)端，而將另兩個(gè)電流流出點(diǎn)也用線連起來(lái)作為另一個(gè)端，如圖1所示。換言之，流入電流的電刷接成一端，而流出電流的電刷接成另一端，形成了電機(jī)的兩個(gè)正負(fù)極。

至此，學(xué)生自然而然地理解為什么實(shí)際的四極單疊繞組電機(jī)的四個(gè)電刷中把相對(duì)的兩個(gè)連在一起，而不是把相鄰的電刷連在一起這個(gè)做法了。接下來(lái)請(qǐng)學(xué)生求解一下如圖2所示電路的最簡(jiǎn)等效電路。

結(jié)果如圖3所示。同樣的電路形式，那么前面的圖1的等效電路為圖4就很容易理解了，所謂“并聯(lián)支路”就顯而易見(jiàn)了。這種等效電路的知識(shí)遷移，可以使學(xué)生溫故而知新，前面的問(wèn)題也解決了。且并聯(lián)支路也自然而然地找到了，它們分別是：元件2、3、4串成一條;6、7、8串聯(lián)為一條;10、11、12為一條;14、15、16串聯(lián)成的第四條支路。從圖4中還可清楚地看到：組成每條支路的三個(gè)元件同在一個(gè)磁極下，因此單疊繞組的并聯(lián)支路數(shù)等于磁極數(shù)：2a=2p。

同樣，對(duì)單波繞組，教材中相關(guān)的圖示的元件串聯(lián)圖如圖5所示。

從展開(kāi)圖中找出被電刷及連接線短路的元件有：1、5、6、10和14。同時(shí)可看出：當(dāng)將元件1、10直接短路掉并引出一極（電流流入端）;將元件6、5和14短路掉并由此引出另一極（電流流出端）。至此，通過(guò)觀察可清楚看到以下幾點(diǎn)：（1）僅有兩條并聯(lián)支路。（2）所有相串聯(lián)的元件都不是順序號(hào)相連。（3）所有N 極下的元件串聯(lián)成一條支路，而所有S 極下的元件串聯(lián)為另一條支路。因此，單波繞組僅有兩條并聯(lián)支路。

通過(guò)以上例子分析說(shuō)明：在教學(xué)過(guò)程中，一些難點(diǎn)的解決方法如同一把萬(wàn)能鑰匙，往往能解決多個(gè)問(wèn)題。教師必須以大多數(shù)學(xué)生認(rèn)為的難點(diǎn)安排教學(xué)的重點(diǎn)，可利用知識(shí)的遷移，解決教學(xué)中的疑難問(wèn)題，以達(dá)到精煉性與高效性的統(tǒng)一，順利完成課堂的教學(xué)目標(biāo)。

【作者簡(jiǎn)介】

張振濤（1966～），男，漢族，山東東平人，高級(jí)講師，本科，研究方向：電子技術(shù)。