电转化法的基本原理篇1
关键词：单双线桥法；氧化还原反应；原电池原理
文章编号：1005－6629(2008)10－0038－03中图分类号：G633.8文献标识码：B
原电池原理是高中电化学基础，学生首次接触电化学知识，一方面学习兴趣高，另一方面又感觉到知识陌生，理论性强，难于理解。如何在学生已有知识基础上构建电化学知识体系呢？笔者在教学中引入氧化还原反应中单双线桥法来表示电子转移，引导学生逐步理解原电池原理和掌握电极反应方程式的书写方法，在教学中达到了很好的教学效果。
1应用入手，激发兴趣
教师：现代社会，各种电子移动设备为我们的生活带来了很大的便利，如手机、笔记本电脑、mp3等。这些设备依靠什么能源进行工作的呢？
学生：依靠电池提供能源。
教师：电池在人类的活动中有着十分重要的作用。大到宇宙火箭、人造卫星，小到电脑、手机、相机、心脏起搏器都离不开各类电池。电池具有如此重要的用途，因此，我们需要掌握它的化学原理。今天就一起来探究电池祖先原电池的化学原理。
2回顾基础，引发探究
教师：我们在高一化学中学习了氧化还原反应电子转移情况的表示方法，请同学们写出Zn与稀硫酸反应的离子方程式，并标出电子转移情况，分析氧化反应和还原反应过程。
学生：练习结果
教师：根据双线桥法分析该反应中氧化反应过程和还原反应过程。
Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)
2H++2e-=H2(还原反应)
教师：提出问题，根据单线桥法表示电子转移情况思考，如果Zn与H+之间的电子转移经过电极通过导线来实现，结果会怎么样呢？
学生：电子在导线内定向移动会形成电流。
教师：那么电流方向如何？
学生：根据电流方向与电子流动方向相反的物理知识，判断出电流方向为从H+流出通过导线到Zn。
教师：提出问题，H+能作为电池的电极吗？如果不能，如何选择H+反应的金属载体电极，能选金属性比锌强的金属吗？
学生：不能，那样和稀硫酸反应的就不是锌，而是另一活泼金属，可以选择比锌金属性弱的金属或导电非金属比如石墨。
设计意图：让学生书写离子方程式和用单双线桥法分析电子转移情况，以复习原电池的理论基础。再通过一些巧妙的设疑，引导学生初步感受该反应中电子转移能形成电流，同时为下一步实验设计做铺垫。
3实验设计，培养能力
教师：如何证明以上的分析结果呢？请同学们自己设计实验加以证明。
学生：设计探索性实验
实验一：锌片和铜片用导线连接电流计后一起插入稀硫酸中。
实验二：锌片和石墨棒用导线连接电流计后一起插入稀硫酸中。
实验三：锌片和铁片用导线连接电流计后一起插入稀硫酸中。
教师：评价以上实验设计的可行性。充分肯定实验一、二的设计非常合理。对于实验三指出由于锌和铁的金属性相差不大，所以电流很小，现象不明显。下面请同学们按以下步骤进行实验。
投影：表格
学生：按要求进行实验并完成表格内容。
教师：根据实验现象，证明了我们前面的分析，在该装置中确有电流产生，这种把化学能转化为电能的装置叫做原电池。这一结论在1799年首先被意大利的物理学家伏打捕捉到并加以研究，发明了世界上第一个电池──伏打电池。
投影：一、原电池
1、原电池定义（略）
设计意图：由于教师演示实验的可观性不强，因此设计了学生实验和根据实验步骤填写实验现象的教学过程，让每个学生充分体验把化学能转化为电能的实验乐趣，培养了学生实验操作能力，也体现了新课程改革的基本理念，为了每个学生的发展。
4理论突破，找出技巧
教师：请同学们根据上面的实验现象，分析、讨论并填写下表
学生：填写表格
教师：根据学生讨论结果总结后投影
2、电极及电极反应
Cu―正极：2H++2e-=H2还原反应
Zn―负极：Zn-2e-=Zn2+氧化反应
电池反应：Zn+2H+=Zn2++H2
教师：比较前面氧化还原反应电子转移情况的表示方法和上面的电极反应，我们可以发现，利用电流方向与氧化还原反应中单线桥法表示电子转移方向相反的知识，我们很容易判断出原电池的正负极。而根据双线桥法表示电子转移情况，电极反应实际上就是双线桥法中的氧化反应和还原反应的两个过程。请同学们判断原电池反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+的正负极并写出电极反应方程式。
学生：负极：Cu-2e-=Cu2+氧化反应
正极：2Fe3++2e-=2Fe2+还原反应
设计意图：通过分析讨论填写表格，进一步强化学生对原电池原理的理解。并由此得出电极上发生的反应就是电极反应。通过比较氧化还原反应单双线桥法表示电子转移情况与电极反应，找出判断原电池正负极和书写电极反应方程式的技巧。
5强化训练，得出条件
教师：怎样把根据反应设计一个原电池装置呢？请同学们画出装置图。
学生：思考后画出装置图。
教师：下面我们再来做个拼图游戏，请同学们把下面FLaSH中的材料拖动到相应位置，组成原电池。
教师：根据刚才的设计和拼图游戏，请同学们思考组成原电池的条件有那些？
学生：讨论、汇报讨论结果
教师：根据学生讨论结果，总结投影。
投影：3、组成原电池的条件
（1）有两种活动性不同的金属（或石墨）作电极
（2）电解质溶液
（3）形成闭合电路
（4）能自发进行的氧化还原反应
设计意图：在前面的铺垫下，学生已经比较清楚了解原电池装置的设计思路，这时通过让学生用FLaSH拼图游戏组装原电池装置，一方面可以强化原电池原理知识，另一方面，为学生讨论组成原电池条件打下基础，在后面的讨论中，学生很容易讨论出原电池组成的前面三个条件。对于第四个条件，需要在教师引导下，学生才能清楚认识原电池反应必须是能自发进行的氧化还原反应。
教学反思
本节教学设计采用从氧化还原反应中单双线桥表示电子转移入手,引导学生逐步理解和掌握原电池原理和判断正负电极以及书写电极反应方程式。充分利用学生已有知识资源开展教学，与教材安排和常规教学方法相比有很大的创新。教学过程中采用多种教学方法，特别是最后通过FLaSH拼图游戏组装原电池装置，让学生清晰的掌握了原电池原理和组成条件。但由于教学时间的关系，利用双线桥法书写电极反应方程式还需在第二课时加以强化。
电转化法的基本原理篇2
一、认真分析教材作用
“化学与能源”问题是当今社会的热点问题，也是化学知识与实际生产生活紧密联系的内容，深入学习部分内容能使学生深刻体会化学的重要作用。在初中学校的基础上，还将在选修模块4“化学反应原理”中，从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量。因此该节内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修4“化学反应原理”奠定了必要的基础。因此本节的学习是学生学好能源问题的基础和关键。所以一定要让学生对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。
二、详细制定三维目标
结合本节内容的地位、特点及学生的实际情况，我制定的三维目标如下。
1.知识与技能目标
①通过实验探究认识原电池的工作原理和构成条件，初步形成原电池概念。
②能够写出电极反应式和电池反应方程式。
2.过程与方法目标
①通过对化学能转化为电能的学习，体验科学探究的过程，理解科学探究的意义、基本过程和方法，初步形成科学探究的能力。
②能对自己探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学的能力。
3.情感态度与价值观目标
①通过探究化学能转化为电能的奥秘，提高学习化学的兴趣和热情，体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。
②赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题。
三、深入研究教法学法
教育学理论认为，选择和采用教学方法时，不仅要根据学科的特点，而且要根据教学任务和学生的认知特点。化学是一门以实验为基础的自然科学。化学教学离开了实验，也就成了无源之水，无本之木。根据本节课的内容特点，主要采用实验探究法、问题探讨法、分析推理法、比较归纳法等教学方法，同时在教学中还要合理地运用多媒体辅助手段、教材、课外资料、生动的录像和图片、事实数据等教育资源，便于取得更好的教学效果。最后通过课本上的实践活动――水果电池的制作，实现本课教学内容的应用和延伸，让学生体验学习化学的乐趣。
根据学生的知识结构、心理特点和教学内容的实验需要，采用分组实验探究、问题探讨、分析推理和比较归纳等方法，并结合多媒体进行辅助教学。学生能够在实验观察讨论推测验证的过程中，学习和理解原电池的概念、原理和构成条件。通过本课的学习，学生能够养成善于观察、善于思考的习惯，并学会运用观察、比较、归纳等方法去分析、解决问题，达到学以致用的目的。
四、合理优化教学程序
教与学是有机结合而又对立统一的，良好的设想必须通过教学实践来实现。为了充分体现教师为主导、学生为主体、探究为主线、全面优化的教学，我是这样安排教学程序的。
1.新课导入
首先利用西红柿电池使音乐贺卡发出美妙音乐，创设新奇刺激的问题情境：为什么西红柿电池能产生电流？激起学生的兴趣和热情。然后根据新课标的要求，充分利用学生已有的生活经验，以火力发电为背景，通过播放录像，研究火力发电的过程，利用学生的“化学能与热能的相互转化”的背景知识启发学生分析火力发电的利与弊。
积极引导学生思考：能不能将化学能直接转化为电能呢？给学生提出新的探究任务：如何把“化学能直接转化为电能”？
2.原电池工作原理的教学设计
根据学生的知识储备和认知特点我精心设计了三个实验，实验1：锌、铜同时插入稀硫酸中。实验2：将锌铜用导线连接起来。实验3：将锌铜导线之间接电流表。通过实验现象使学生在原有知识的基础上发现新问题：用导线将两金属连接后铜的表面为何产生气泡？电流表指针为什么偏转？这时教师积极引导学生思考：怎样实现化学能与电能的转换？同时将实验过程用多媒体模拟动画呈现。层层深入挖掘出原电池工作的原理，使学生对问题的理解从感性上升到理性。这个阶段是本节课的关键所在，因为教学的重点和难点都蕴涵其中，所以教学中应引导学生对化学实验事实、现象进行分析、概括、总结，达到知识的升华和提高。
3.原电池构成条件的教学设计
原电池的构成条件是本节课的难点，我采取的突破方式是：增加教材没有的开放性探究实验。设计五组不同的原电池，由学生自发组成课堂学习小组，教师组织学生进行探究实验，最后对实验事实进行整理，各小组进行讨论、交流、归纳、总结出构成原电池的条件，使学生对问题的认识更加深入，思维由起点逐渐向终点延伸，使难点的突破最终水到渠成。
4.原电池应用的设计
在学习了原电池的原理及构成条件的基础上，由学生根据提供的材料：镁条、铁片、导线、金属夹、小灯泡、果汁等设计一套原电池装置，并动手试验，实现知识的迁移应用。使学生觉得化学就在我们的身边，让学生体验学习化学的乐趣。通过布置让学生利用网络、图书馆、找专家访谈，查询有关资料，调查日常生活中常见电池等，体会现代科技的魅力，拓展视野，深化对原理的应用。并且通过对废电池的处理问题，对学生进行环保教育。
电转化法的基本原理篇3
一、中学有关氧化还原反应的学习安排
首先氧化还原反应是学生所“熟悉”的化学知识，因为氧化还原反应是生产、生活中经常接触的，也是应用很多的或是很多要避免的反应。比如
硫酸工业、氯碱工业等，生活中的植物的光合作用、铅蓄电池、手机电池等等的使用;要避免的氧化还原反应有防止金属的生锈、将“84”消毒液与洁厕剂混用等等。熟悉了氧化还原反应原理，可以使生产、生活得更好。
但是氧化还原反应又是抽象的。考试并不是简单地说出生活中的氧化还原反应，而是从反应原理的角度来进行考查，因而氧化还原反应对中学生来说又是“陌生”的和“抽象”的。
由于以上的这些特点，中学教材中的氧化还原反应知识是比较难的重要的基本概念和基本理论知识。所以在中学教材中将氧化还原反应的知识分为了几个阶段进行学习，以便学生能层层推进，慢慢提高，让学生能更容易掌握氧化还原反应的相关知识，通过慢慢提高难度，让学生遵循“最近发展区”原理来进行氧化还原反应的学习。中学化学教材中将氧化还原反应分为三个阶段学习：一是在物质分类及物质的相互转化中，学习了氧化还原反应的概念，主要是从化合价的角度定义了氧化还原反应;二是在学习氯气的获取和性质之后，学习了氧化还原反应的其他相关概念，特别是学习了氧化还原反应中氧化剂、还原剂的判断，氧化性、还原性的判断和比较，氧化还原反应的分析方法――双线桥法，氧化还原反应的配平方法等;三是在必修2和化学反应原理两本教材中都学习了原电池和电解池的原理，它是氧化还原反应知识的应用。
二、氧化还原反应在高考中的考查
氧化还原反应是高考中的必考考点。不管是哪一个版本的教材，哪一个模式的高考试卷，都会有相当多的有关氧化还原反应的知识考查。比如，2015年江苏高考化学试题中关于氧化还原反应的考查（见表1）。
表1
题号知识点分值
3氧化还原反应中得、失电子数目的关系2分
4比较氧化还原反应中的氧化性、还原性2分
10氧化还原反应中的电子转移数目;
原电池反应的电极反应式2分
11氧化还原反应中的电子转移数目，
原电池、电解池反应原理4分
18.（1）、（4）氧化还原反应中电子得失守恒的应用，
计算氧化剂与还原剂的关系8分
19.（1）氧化还原反应方程式的书写3分
20.（2）（4）氧化还原反应中反应规律、方程式的书写9分由以上对2015年江苏高考化学试题分析，可以看出在化学试题中氧化还原反应的考查分值达到了30分之多。考查的覆盖面也很广，既考查了氧化还原反应的概念，也就是判断氧化剂、还原剂，并对氧化还原反应中氧化性和还原性进行了比较，又考查了氧化还原反应中的电子得失数目的守恒，并进行相应的计算，还考查了氧化还原反应方程式的书写，也即重点考查了氧化还原反应的配平;另外还考查了关于原电池、电解池的知识，也即考查了氧化还原反应知识的应用。
三、氧化还原反应知识的复习
氧化还原反应在高考题中的考查覆盖面很广，不仅考查概念，同时还要考查对概念的应用;不仅考查氧化还原反应中电子得失数目守恒，同时考查氧化还原反应方程式的书写，也即考查氧化还原反应的配平。那么在复习中就要不仅重视概念的复习，还要注意学会对氧化还原反应知识的应用。
1.氧化还原反应的基本概念
氧化还原反应表现出的特征是在反应中元素的化合价发生了升降，其实质是由于元素原子在反应过程中得到电子或是失去电子。把反应中失去电子的物质称之为还原剂，而失去电子的过程称为氧化反应（或被氧化），在反应中得到电子的物质称之为氧化剂，得到电子的过程称为还原反应（或被还原）。所以也可以说，氧化还原反应中电子是由还原剂转移给了氧化剂，这也是最易出错的地方，即电子的得和失是守恒的，还原剂的电子转移给了氧化剂，而不是氧化剂从其他地方得到了电子。所以在氧化还原反应中氧化剂得到的电子数就等于反应中还原剂失去的电子数。而这一原理在原电池或电解池中得到了更好的体现。原电池或电解池中两个电极分别发生氧化反应或还原反应。通过原电池的正、负极或电解池的阴、阳极得失电子数目相等即可得到氧化还原反应中的电子转移的情况。
2.氧化还原反应的分析方法
分析氧化还原反应的方法主要有两种，一种是单线桥法，一种是双线桥法。单线桥法是用一个箭头从还原剂指向氧化剂，并在箭头上标出电子转移的数目，它的关键点是从还原剂指向氧化剂。双线桥法是我们最常用的分析方法，它是分别用箭头表示出同种元素在反应前、后的元素化合价的变化情况，箭头的起点和终点是同一种元素，箭头上标出的是该元素在反应前后的化合价变化，或是该元素反应前后的电子得和失，同时要标出化合价是升高了还是降低了，电子是得到了还是失去了。其中元素化合价升高是因为失去了电子，其生成的产物称为氧化产物，而元素化合价降低是得到了电子，所得到的产物称为还原产物，如图1表示出双线桥分析法：
氧化剂+还原剂还原化合价降低、得到ne-，发生还原反应产物+氧化合价升高，失去ne-，发生氧化反应化产物
图1
双线桥可以将氧化还原反应中的所有概念都联系起来。除了了解各个概念以外，还可以得到：
（1）氧化还原反应中的得、失电子数目是守恒的，即氧化剂得到的电子数等于还原剂失去的电子数;
（2）氧化还原反应中一定有氧化性的是氧化剂和氧化产物，一定有还原性的是还原剂和还原产物，并且氧化剂的氧化性大于氧化产物，还原剂的还原性大于还原产物。
3.氧化还原反应的配平
氧化还原反应的配平也是高考的必考试题。中学一般都是用化合价升降法配平氧化还原反应，即利用氧化还原反应中的化合价升高总数一定等于化合价降低总数。其具体的步骤是：
（1）正确写出反应方程式中各物质的化学式，并表示出元素的化合价特别是发生了元素化合价变化的元素化合价;
（2）用双线桥列出元素在反应前后的化合价变化，即标出1分子氧化剂完全被还原化合价降低的总数，1分子还原剂完全被氧化化合价升高的总数;
（3）求出（2）中标出的元素化合价变化数值的最小公倍数，则所乘的数值即为相应氧化剂和还原剂的系数，用原子守恒的方法算出氧化产物和还原产物的系数;
（4）用观察的方法（即原子数目守恒的方法）配出其他未参加氧化还原反应的物质的系数。
总之，氧化还原反应是中学化学最重要的知识点，在复习中必须理清各种概念，然后通过适当的训练提升解题
电转化法的基本原理篇4
一、把电工仪表基本原理、测量机构和测量线路始终作为教学的重点，它们是分析电工仪表的基本内容
电工仪表（模拟仪表）的基本原理是把被测电量或非电电量变换成仪表指针的偏转角，用仪表指针的机械运动来反映被测电量的大小。电工仪表通常由测量机构和测量线路组成，测量机构是实现电量转换为指针偏转角并使二者保持一定关系的机构。它是电工仪表的核心，它告诉学生指针为什么会转动。测量线路将被测电量或非电量转换为测量机构能直接测量的电量，它的特点转化。测量线路必须根据测量机构能直接测量的电量与被测量的关系来确定，一般由电阻，电容电感或其他电子元件组成。各种测量机构都包含固定部分和可动部分。测量机构都由产生转动力矩、反作用力矩和阻尼力矩的部件。这三种力矩共同作用在测量机构的可动机构上，是可动部分发生偏转并稳定在某一位置上保持平衡。以上内容是学习各种不同测量机构的共性知识，是学习本课程的基础，对学生掌握好教材起到潜移默化的作用，教学中应该首先确立它们的重要地位。
二、充分运用类比积木化的思维方式进行教学
一般说来，人们对所研究的对象比较陌生时，就可以把熟悉的事物与之类比，从而掌握被研究的事物的特征。在教学中以下知识时，运用类比方法会取得良好的效果。
1.磁电系仪表和电磁系、电动系仪表作类比，找出各种测量机构的固定部分和可动部分部件；测量机构产生转动力矩反作用力矩和阻尼力矩的部件，找出它们的相同点和不同点。通过列表对比，加深对测量机构的理解，触类旁通，同时能尽快掌握学习方法，提高学习兴趣。
2.搞好模拟万用表和数字万用表的类比教学。模拟万用表采用高灵敏度的磁电系测量机构，测量线路是万用表实现多种电量测量，多种量程变换的电路，测量线路能将各种待测电量转换为磁电系测量机构能接受的直流电流。数字万用表采用数字电压基本表做测量机构，测量线路利用交流／直流、电流／电压、电阻／电压、电容／电压转换器。将各种待测量转换为数字电压基本表能直接接受的直流电压。通过对比使学生尽快掌握两种万用表测量机构和使用方法的相同点和不同点。同时，通过测量机构的对比，更能加深学生们对二者技术特性不同的理解，测量机构决定仪表的技术特性。
在教学中运用类比方法，除去帮助学生理解掌握所学的知识外，还能使学生对电工仪表原理有更深的认识，从而达到培养学生自学能力和创造能力的目的。
三、注重电工仪表的选择教学
学习本课程的目的之一，就是根据测量要求正确地选择电工仪表。为了让学生能正确选择，在教学中教师应强化以下两方面教学。
1.掌握选择测量方法的原则。一个物理量，可以通过直接测量法得到测量结果，也可以通过间接测量或比较法进行测量。选择方法的原则：(1)所择的方法必须达到测量要求；(2)在保证测量要求的前提下，选用最简单的测量方法；(3)选用的测量方法应保证测量仪表和被测元件不能被损坏。
2.注重误差理论相关知识的教学。测量是对客观事物取得数量概念的一种过程。人们借助专门设备，通过实验方法，得出以测量单位表示被测量的数值大小。测量结果以真实的接近程度，是否在误差范围内，决定测量的可信度。误差理论的相关知识很多，我们首先应明确误差的分类，根据误差产生的原因可分系统误差、偶然误差、疏失误差。误差的表示分为绝对误差、相对误差和引用误差。仪表的误差分为基本误差和附加误差。教师可将各种带“误差”的名词概念进行对比讲解，让学生掌握各种误差之间的区别，加深对各种误差的理解和认识。掌握了这些基础知识就能判断测量结果的准确程度，同时选择电工仪表做理论上的准备。
3.加强准确度和灵敏度的教学。准确度是指测量结果与被测量真实之间相接近的程度，它是测量结果准确程度的量度。仪表的准确度是仪表量程内的最大绝对误差与仪表量程的百分比。它说明了仪表的准确程度，仪表准确程度的高低，直接反映了该仪表测量的准确性，即仪表的基本误差有多少。利用准确度可以确定误差范围，根据测量要求和仪表的准确度可以正确选择仪表。灵敏度是指以表对被测量变化的反应能力，它反映了仪表所能测量的最小被测量，是指以表读数变化量（指针角度的变化量）与被测量的变化量之比。灵敏度的倒数称为仪表常数，刻度不均匀的仪表灵敏度不是常数。仪表准确度和灵敏度反映仪表的测量能力，是测量选择仪表的重要依据，同时也是判断测量结果是否符合要求的重要依据。理解掌握准确度、灵敏度概念，对于选择仪表和学习相关知识是很有帮助的。
四、在教学中注意电工和电子线路知识与仪表与测量相结合
把电工电子知识运用到仪表与测量课程中，在实际教学中应力求做到以下几点：
1.使学生掌握磁路和电路的分析。分析磁通所通过的路径是磁路，利用磁阻磁导率和磁路欧姆定律，电流与磁场的关系，以及磁场对电流的作用，分析仪表的技术特性、测量机构。同时，利用电磁感应原理和互感线圈同名端的知识分析由磁路联系起来的电路，这对于掌握测量机构和测量线路以及电工测量是很有帮助的。
2.让学生掌握三相四线制电源电压的向量图，线电压和相电压的关系，RL串联电路，复阻抗及复数形式的欧姆定律，这些电工学知识对于学习本课程知识以及分析本课程知识，对于掌握仪表使用与测量值都起到很大的帮助作用。
3.让学生掌握电子线路中整流，集成运放知识，理想集运放的条件，以及输入电阻的概念，这对于学习数字仪表及其他环节知识是非常重要的。
电转化法的基本原理篇5
1.1转变教学观念，坚持以人为本教育理念
受传统教学模式的束缚，在电工与电子技术实践教学过程中，学生常常处于被动的地位，学生的自主学习能力不能充分地挖掘，思维得不到拓展，严重影响了学生的学习效果。因此，教师要积极转变教学观念，树立以人为本的教育理念。首先，要构建良好的师生关系，尊重学生的个体差异，营造融洽的学习氛围，转变传统的“注入式”“填鸭式”实践教学方式。同时，要坚持以学生为主体，积极鼓励学生参与实践教学的每一个环节中来，注意激发学生个体能力的发挥。在学习电路及其分析方法的过程中，首先要让学生理解电路的基本概念以及基本定律与定理，其次在电路分析依据以及方法的讲解过程中，要注意充分发挥学生的主体地位，在掌握用支路电流法、戴维宁定理以及叠加原理等方法分析的前提下，通过学生自己动手绘制电路图，从而掌握电路中各点的电位计算方法。在学生动手绘制电路图的过程中，有利于培养学生的综合能力，激发学生的创新思维。同时，在这种富有挑战性的问题情境学习中，围绕电路各点的电位计算，学生进行了一系列的可行性计算，充分发展了学生的创新思维能力以及分析处理复杂问题的能力。由此可知，以人为本的教学理念为电工与电子技术课程构建多模式、多层次实践教学提供了理论支撑。
1.2强化因材施教，积极引导学生主动实践
由于电工与电子技术课程具有很强的逻辑性以及应用性，这就要求教师在构建多模式、多层次实践教学模式过程中要因材施教。就学生而言，学生的学习能力、学习习惯、学习方法、掌握的知识结构具有一定的普遍性，但同时也具有特殊性，学生们所了解以及掌握的知识结构有着显著的差异，因此必须要尊重学生的个体差异，有的放矢地进行实践教学。例如在学习三相电路的知识时，在基本概念、基本定理与定律、分析依据与方法以及利用相量图来分析电路，进行多参数混联电路的计算等方面，学生的了解以及把握程度呈现层次变化，因此在教学过程中教师要进行有针对性的教学。首先，教师要了解学生的具体情况，分清学生的基本层次。在充分了解学生基础的前提下，积极发挥学生的个体优势，帮助学生掌握三相电路的基本理论知识，尤其要进行电路计算的辅导。其次，教师要面向全体学生，构建磁性实践课堂，综合教学的深度、广度以及速度，立足于大多数学生，依据接受程度来开展教学，例如对于三相电路的基本概念知识可以开展全面教学。最后，要注意注意分层的互促。对于连基本定律以及定理都理解不透彻的学生，要采取个别激励政策，积极引导、观察，丰富感性认识以及理性认识，从而正确掌握三相电路的相关知识。
1.3树立集体荣誉感，培养学生团结
协作精神在电工与电子实践教学过程中，团结协作精神作为学生在择业时必备的能力，对学生的全面发展起着重要的作用。在现阶段，我国高等职业院校在培养学生团结协作精神上还存在诸多的问题，注重单一活动，忽视“双边活动”。团队合作作为一种建立在正确价值观以及人生观上的工作精神，对于学生学习电工与电子技术课程具有很强的现实意义。例如在学习三相异步电动机的知识时，要想判断电动机能否起动，教师可以展开分组讨论学习，让学生充分理解以及掌握转差率、转速、同步转速这三者之间关系，同时对同步转速与电源频率之间的关系也要进行引导。通过推导转矩计算公式，从而让学生进行分组讨论额定转距、最大转距与起动转距之间的关系，进行额定电流与起动电流的计算。在这个过程中，提高了整体组员的向心力以及凝聚力，促进了小组的高效率运转。同时，在进行电动机启动探讨的过程中，培养了学生之间的竞争意识，在竞争的过程激发了学生的好胜心，通过学生主动参与到每个实践教学环节，从而培养了学生们的集体荣誉感以及奉献精神。在学生相互信任、沟通、关心以及合作的过程中，拓宽了学生的职业发展前景空间，有助于培养电工与电子技术应用型人才。
1.4促进课内与课外结合，实现教学
相长随着高职教育课堂教学模式的不断变革，电工与电子技术课程实践教学发生了根本的变化，在这个过程中，教与学作为教学理论中的一个基本问题，要进行明确界定。在多模式、多层次实践教学模式的构建过程中，要贯彻新的教与学理念，科学认识教与学的关系。在传统教学模式下，一切以教为中心，教师作为知识的传授者，对学生来讲，教师是教学的主体、活的教科书，因此教师与学生的关系成为了单一模式。在这种模式的束缚下，严重阻碍了学生学习效率的提高。因此，教师要充分认识到教与学的关系。首先，在电工与电子技术课堂上，实践教学是教与学的互动过程，师生之间要强化交流、沟通、互启以及互补。在这个过程中，教师与学生要相互分享自身的知识、经验，交流彼此的情感体验，从而达到共识、共进，实现教学相长。在学习与电动机控制相关的知识时，教师要想学生介绍传统典型的电动机控制电路原理，从而让学生明白新型电动机控制电力原理的特殊性，因而在常用的低压电器的结构与作用分析上能够进行自主学习。同时，由于直接启动电路与降压启动电路在原理以及作用上都与传统电动机有着莫大的联系，因此在教师传授自身知识的过程中，促进了学生的自主思考，为学生动手连接电路起到了促进作用。在实践教学结束时，教师可以设计一些有针对性的问题，学生们通过寻找问题的答案，强化自主思索以及探讨问题的能力，引导学生查阅相关资料找寻答案，激发了学生的学习兴趣，锻炼了学生的思维。同时，从某种程度上来看，提高了课内与课外的结合，实现了教与学的和谐发展。
1.5构建多层次、多方位考核体系
由于传统的电工与电子技术实践教学在考核体系建设上存在诸多的问题，如评价主体、评价功能与评价方法相对单一，注重量化成绩，分数成为了衡量学生学习能力的主要标准。在这种单元化的评价机制上，学生的全面发展受到阻碍，不利于培养电工与电子技术应用型人才。因此，在电工与电子技术课程实践教学过程中，要不断转变教学观念，调整考核模式，构建多层次考核机制。具体而言，综合考虑评价主体、评价功能、评价目标以及评价内容和标准，从而建立多元化的学生评价体系，这是适应当前高等职业院校教育多规格以及多元化发展的必然趋势。同时，这种科学的实践课程考核以及学生学习评价机制，有助于促进学生多方面的发展。在学习机电一体化技术以及应用电子技术的过程中，结合学生们平时识别电路物理量、电气符号以及一些基本电路类型、概念、定理、定律等方面的能力，同时综合考虑学生运用基本电路分析方法的能力，立足于实际动手能力，在衡量期末考试成绩的过程中，还要记录学生的平时表现以及学习态度。其次，通过结合一些报告、答辩以及综合创新实训等来使教师发挥更多的考核空间。同时，还要引入激励机制，激发学生的自主创新意识，在保障基本教学任务完成的基础下，能够促进学生的创新能力的发展。由此可知，这种考核体系能够使教师多方位地衡量学生的电工与电子技术基础理论知识的掌握程度以及实际动手操作能力，有助于对学生的综合实力进行客观评价，体现了考核体系的合理性以及科学性。
1.6优化实验实训教学方案
在实践教学过程中，优化教学方法主要表现在三个方面：第一，在培养学生能力的基础上，要充分调动学生参与到实践教学环节中来，通过在实践教学环节中让学生自主进行分组、方法的选择等，从而在实践教学环节中促进自身能力、知识以及素养的协调发展，启迪学生的科学思想以及创新能力；第二，在电工与电子技术实验实训教学方法上，要灵活运用教材，充分挖掘教材内涵，强调学生的个体能力，调动学生的学习主动性和自觉性，促进实践教学环节的顺利进行；第三，在电工与电子技术实验实训教学手段上，要积极引进先进的科学技术，采用多种方式强化实践教学的各个环节，从而提高学生电工与电子技术课程的学习效果，主要可以从两个方面来进行。首先，要充分利用多媒体，积极开发网络课件，采用立项方式来促进广大教师的参与与研究，从而丰富网络实验实训教学课件。其次，建设设备先进的、功能齐全的校内实训室和校外实训基地，立足于工程实际，提高学生的实际操作能力，使理论与实际能够更好地结合起来。教师在实践教学的过程中，还要结合电教光盘演示、实际测试以及操作等各种渠道进行教学，让学生全面了解以及掌握各种电子元器件的分类、性能以及测试方法。同时，通过实践教学能够掌握常用仪器仪表的原理与使用方法。对电子产品装配知识而言，在电工与电子技术实践教学实训室要积极提供多种电子产品，从而强化学生装配、调试基础。一般而言，在装配与调试电子产品实践教学过程中，能够使学生掌握电子产品制作方法以及基本操作技能，从而培养了学生分析问题与解决问题的能力。对继电控制知识而言，在实训时使学生了解常用电器的原理、结构与使用，从而培养学生的动手实践能力以及团队协作精神。在可编程序控制器应用实习过程中，强化学生对传统的继电接触器控制的认识，学生在掌握电气控制原理上进行pLC应用实习，有利于学生了解现代控制技术、通讯技术与计算机技术和相关软件技术，激发了学生学习的主动性。变频器作为电力电子技术与交流调速技术的拓展，对电机变速的正常运行起着不可忽视的作用，因而在变频器应用实习中，要强化变频器教学设备建设，使学生了解以及掌握变频器工作原理、使用方法以及变频器参数的设置要求，从而在整体上实现对交流电机运行状态的控制。
2结束语
电转化法的基本原理篇6
关键词：电力拖动课程一体化教学方法
电力拖动课程具有理论抽象、实践性强的特点。传统的教学方法是理论与实操分开授课，这种教学模式使学生经常会面临以下问题：一是缺乏感性认识，理论学习较抽象。电力拖动课程中涉及很多实际的电器元件，而对很多学生来讲，没见过实际元件，只是从课本中学习它的结构、工作原理等内容显得很抽象，有时难以理解，容易失去学习兴趣。二是理论教学与实习教学的脱节。一方面理论课教师和实习指导教师对重点、难点的把握往往不一致，给学生的学习带来一定的困难；另一方面实习教学的滞后使学生的理论知识有所遗忘，加重了理论和实践的脱节。
一、理论和实践一体化教学方法的内涵
理论和实践一体化的教学方法是职业学校专业教学探索创新的一种教学方法，是由一位专业课教师同时担任专业理论与专业技能的教学，将有关专业设备和教学设备同置一室，将专业理论课与生产实习、实践性教学环节重新分解、整合，安排在专业教室中进行教学。
二、电力拖动课程一体化教学方法的实践
1.常用低压电器的教学
本单元主要学习常用低压电器，笔者采用现代化的教学手段和直观演示法进行教学。例如在交流接触器的教学中，先将接触器分发到学生手中，让学生识别其外形和型号，通过多媒体观看接触器的拆装视频获得初步的感性认识。然后教师做示范操作，边拆装边讲解各部件的名称和作用，再由学生亲自动手进行拆装，熟悉接触器的内部结构和各部分的功能。在讲授接触器的工作原理时，笔者先用多媒体动画演示各部件的动作情况，然后在教师的指导下，由学生对接触器的线圈通电试验，此时会听到“啪”的一声，常闭触点断开，常开触点闭合；断开电源，又会听到“啪”的一声，触点又恢复到原来的状态，这样通过实际操作加深了学生对工作原理的理解。
2.电动机基本控制线路的教学
在电动机的基本控制线路教学中，笔者采用启发式教学。例如在接触器联锁正反转控制线路教学中，先用多媒体播放一段涉及三相异步电动机正反转的视频，再引导学生在电动机正转、反转控制线路的基础上利用电动机的反转条件设计出带接触器联锁的正反转控制线路。先由教师讲解电动机的正转控制过程，并用多媒体动画演示正转时各元件的动作情况，再由学生分组讨论并让学生讲解反转控制过程。教师对控制线路的安装进行示范操作，边操作演示、边讲解动作要领和注意事项，然后学生分组操作练习，教师巡回指导。之后，教师设置线路故障，让学生观察电动机的运行状况，根据观察到的现象教师教给学生分析故障的一般方法，由学生在教师的指导下进行故障排除练习。通过学习，使学生在理论上掌握电动机基本控制线路的结构、工作原理，在操作上掌握线路的安装技能。
3.常用生产机械电气控制线路的教学
在常用生产机械的电气控制线路教学中采用实践—理论—再实践的一体化模式进行。
（1）现场参观。由于电气控制线路的控制对象是生产机械，所以首先应了解各类生产机械的结构、用途、运动形式、控制要求等内容。为此笔者组织学生去企业现场参观，并请生产工人现场操作各类生产机械，从而在头脑中形成清晰而深刻的印象，为理论教学做好准备。
（2）理论学习。经过前两个单元的学习，学生已具备了分析复杂电气控制线路的理论知识，因此在本单元的教学中教师主要教给学生一般的分析方法，以学生为主进行控制线路的分析。一是化整为零，积零成整。在分析控制电路时，可按控制功能的不同，划分成若干个控制环节进行分析，这就是“化整为零”；对各个控制环节逐一分析时，应注意它们之间的联锁关系，最后再全面地“积零成整”地看整个电路。二是重视能力的培养。为使学生能够解决各类生产机械出现的故障，教师应重点培养学生阅读控制线路图、分析线路工作原理及其故障的能力，使学生从具体的控制线路中总结出解决问题的一般方法，从而做到举一反三，融会贯通。
（3）再实践教学。将学到的理论知识再应用到实践中去，既加深了理论知识的理解，也提高了动手操作能力。如教师让学生操作机床的电气控制模拟试验台，并设置故障，要求学生根据原理图排除故障；或让学生去企业直接参与生产，掌握理论在实际中的应用。
电转化法的基本原理篇7
本节课的教学内容：我们在一轮复习中，已经对氧化还原反应的基本概念和理论知识进行了系统全面的复习，本节课为二轮专题复习，主要对氧化还原反应涉及的考点和考题进行分析和指导。
二、学生学习情况分析
学生对氧化还原反应的基本概念和基本理论已经比较熟悉，但是，涉及氧化还原反应的应用方面尤其是复杂反应（多种元素的化合价发生改变的反应）的电子转移的计算感觉比较困难。
三、设计思想
指导思想：以学生为主体，让学生自主地参与知识的获得过程，并给学生充分的表达自己想法的机会。
四教学目标
1.【知识与技能】
（1）.理解氧化还原反应的本质，了解氧化还原反应在生产、生活中的应用。
（2）.掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
2.【过程与方法】
（1）通过教师创设问题情境、学生进行分组探究，提高学生分析问题和解决问题的能力。
（2）通过学生自主合作探究，培养学生的探究精神和团队协作精神。
3.【情感态度与价值观】
有针对性的创设问题情境，帮助学生由简单到复杂，由浅入深，最后获得成功的喜悦和“蓦然回首，原来如此”的快乐的情感体验。
五、教学重点
1.氧化还原反应电子转移及有关计算。
2.氧化还原反应在实验或工艺流程题中的渗透：氧化还原反应方程式的书写。
六、教学难点
1.氧化还原反应电子转移及有关计算。
七、教法分析
1.情境激学法，创设问题的意境，激发学习兴趣，调动学生内在的学习动力，促使学生在意境中主动探究科学的奥妙。
2.多媒体辅助教学法：运用先进的多媒体教学手段丰富教学内容。
3.探究讨论法：通过学生的探究和讨论，准确掌握电子转移的计算和陌生方程式的书写。
八、教学过程
【教师活动】多媒体展示：一、2013年高考试卷中涉及氧化还原反应的考题：
第7题：D选项：转移电子数的计算
第9题：原电池电极反应类型。
第16题：工艺流程题里：氧还反应方程式的书写第20题（2）电子转移分析与计算。
二、氧化还原反应常见考点
1、基本概念、基本规律2、电子转移及有关计算
3、陌生方程式的书写4、在电化学中的渗透
【学生活动】阅读并思考
【设计意图】创设情境，激发学生兴趣，
【教师活动】板书：考点一：电子转移及相关计算
计算公式：得电子数=n（氧化剂）×变价原子总数×化合价变化值=失电子数=n（还原剂）×变价原子总数×化合价变化值
指导学生看导学案：例1、【2009江苏】4.下面这个选项是否正确
B.标准状况下，2.24LCl2与过量的稀naoH溶液反应，转移电子总数为0.2na（）
【学生活动】完成下列练习1、2010～2012江苏高考选择题中涉及转移电子数的题目汇编。
判断下列说法是否正确？
（2010）5.C在反应Kio3+6Hi=Ki+3i2+3H2o中，每生成3moli2转移的电子数为6na（）
（2011）8、D.常温常压下，na2o2与足量H2o反应，共生成0.2molo2，转移电子的数目为0.4na（）
（2012）8、a.标准状况下，0.1molCl2溶于水，转移的电子数目为0.1na（）
【设计意图】将高考题中有关选项单独拿出来给学生判断正误，使学生的学习更有针对性。
【教师活动】多媒体展示：一、例2、（2013年江苏）20.（14分）磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3（po4）2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。
（2）白磷中毒后可用CuSo4溶液解毒，解毒原理可用下列化学方程式表示：
11p4+60CuSo4+96H2o==20Cu3p+24H3po4+60H2So4，则60molCuSo4能氧化白磷的物质的量是_____。
二、指导分组讨论下列问题（多媒体展示）：
问题1说说这个反应的有关元素价态变化情况？指出氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物。
问题2被氧化的白磷价态在反应前后如何变化？1molp4被氧化失去多少电子？
问题31molCuSo4作氧化剂能得到多少电子？
问题4通过问题2、3，根据电子得失守恒，CuSo4和p4应该存在怎样的比例关系？
问题5怎么求被60molCuSo4氧化的p4的物质的量？
【问题6】根据上面的讨论，你如何理解“被60molCuSo4能氧化掉的p4”这句话？
【学生活动】分组讨论上述问题，并将讨论结果写下来，按老师分配的任务，分组回答老师布置的任务问题。
【设计意图】将较难的内容分解为精心设计的一个个简单的问题引导学生去通过小组内合作交流探究，培养学生小组合作学习的能力，分析问题和解决问题的能力。
【教师活动】板书：
20CuSo4～p4（被前者氧化的）
201
60molx解之得x=3mol
【提问】解这种题型的关键是什么？
【学生活动】独立总结解题过程，得出结论：根据电子得失守恒迅速建立氧化剂（还原剂）与被它氧化（还原）掉的物质之间的关系。
【设计意图】让学生自己总结归纳解题方法，及时巩固所学，提高能力。
【学生活动】独立思考解决下列课堂练习2：
2、在3BrF3+5H2o===HBro3+Br2+9HF+o2中若有5mol水发生氧化反应，则被水还原的BrF3的物质的量为（）
a.2molB.3molC.10/3molD.5mol
变式训练、①当有9molBrF3参加反应时，其中被水还原的BrF3物质的量为____。
十、板书设计
考点一：电子转移及相关计算
1、计算公式：得电子数=n（氧化剂）×变价原子总数×化合价变化值=失电子数=n（还原剂）×变价原子总数×化合价变化值
2、应用守恒规律进行计算时，做好四步：
⑴准确判断价态变化值⑵发生化合价变化的原子数目
⑶1mol某物质反应或生成得失电子的物质的量
电转化法的基本原理篇8
研究进展
1991年,瑞士洛桑高等工业学校的BrianoRegan和Graetzelm报道了一种以染料敏化tio2纳米晶膜作光阳极的新型高效太阳能电池,从而开创了太阳能电池的新世纪,世界上第一个纳米太阳能电池诞生了。
但是利用液态电解质作为空穴传输材料实践中存在许多无法改进的缺陷,如由于密封工艺复杂,长期放置造成电解液泄露,电池中还存在密封剂与电解液的反应,电极有光腐蚀现象,且敏化染料易脱附等,研究者们以固态空穴传输材料取而代之制备出全固态纳米太阳能电池,并取得可喜的成就。
1996年,masamitsu等人利用固态高分子电解质制备了全固态太阳能电池,利用特殊的制备方法获得了高离子导电性的电解质,得到了连续的光电流,并得到0.49%的光电转换效率。
1998年Graetzel等人利用ometaD作空穴传输材料得到0.74%的光电转换效率,而其单色光光电转换效率达到了33%,引起了世人的瞩目,使纳米太阳能电池向全固态迈进了一大步。
国际上的研究热点之一是将单个液结tio2纳米太阳能电池串联,以提高开路电压。中科院等离子体物理研究所为主要承担单位的研究项目在此领域取得重大突破性进展,2004年10月中旬建成了500瓦规模的小型示范电站,光电转换效率达到5%。这项成果使我国大面积染料敏化纳米薄膜太阳电池的研制水平处于国际领先地位,为进一步推动低成本太阳电池在我国的实用化打下了牢固基础。
专利
国内外都公开了一些相关领域的专利,其中日本的专利数量最多。下面选取近几年部分专利简单介绍。
北京大学2002年5月22日公开的Cn1350334纳米晶膜太阳能电池电极及其制备方法,涉及一种纳米晶膜太阳能电池电极及其制备方法,以宽禁带半导体纳米晶膜为基底,在该基底表面吸附一层金属离子,再在金属离子吸附层上吸附光敏化剂。通过金属离子的表面修饰,改善电极的光电转换性能,提高太阳能电池的光电转换效率。与单纯tio2相比,基于金属离子修饰tio2纳米晶太阳能电池的光电转化效率提高了5~14%,可作为电极广泛应用于太阳能领域。
东南大学2005年1月12日公开了Cn1564326软基固态染料敏化薄膜太阳能电池及制备方法。软基固态染料敏化薄膜太阳能电池是一种成本低、制造工艺简单、性能稳定、理论上寿命可以达到20年以上的软基太阳能电池,该太阳能电池的结构为层状结构,即:在透光导电聚酯片下设有tio2纳米晶膜,在tio2纳米晶膜下设有Lnpc2敏化层,在Lnpc2敏化层下设有固体电解质层,在固体电解质层下设有柔软金属膜背电极,在柔软金属膜背电极下设有高阻隔复合al膜。
复旦大学2005年7月27日公开的Cn1645632一种固态染料敏化纳米晶太阳能电池及其制备方法,具体为一种采用离子液体与无机纳米粒子之间的氢键相互作用形成的染料敏化纳米晶表面组装上固态电解质作电解质材料的太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池中,在吸附光敏化剂的宽禁带半导体纳米晶膜的表面组装固态电解质来代替液体电解质,解决了液体电解质的封装问题,而且在不明显降低电池的光电转化效率的前提下,能够大幅度延长染料太阳能电池的使用寿命。其中的宽禁带半导体纳米晶膜为tio2纳米晶膜。
中国科学院等离子体物理研究所就染料敏化纳米薄膜太阳电池申请了多篇专利,其中2003年9月24日授权公告的3篇发明专利分别涉及到染料敏化纳米薄膜太阳电池的电解质溶液、电极制备方法、密封方法等,Cn1444290公开的染料敏化纳米薄膜太阳电池用电解质溶液,以a、B或B、F或a、B、F为主体组分,通过复配或不复配其它四个组分中的一个或几个组分组成电解质溶液,其中a组分—有机溶剂或混合有机溶剂;B组分—电化学可逆性好的i2/i-(即i3-/i-)氧化还原电对;C组分—光阳极的配合剂;D组分—碘化物中阳离子的配合剂;e组分—i2的配合剂;F组分—离子液体;G组分—紫外吸收剂。这种电解质溶液,具有较高的电导率、较低的粘度、良好的电化学可逆性、良好的低温稳定性、较强的耐紫外线性能,能提高太阳电池效率,增加太阳电池寿命,本身性能稳定,对环境无污染等优点。
中国科学院等离子体物理研究所2005年9月7日公开的Cn2724205大面积内部并联染料敏化纳米薄膜太阳电池,包括有上、下两面透明基板,透明基板上有透明导电膜,透明导电膜上有导电电极与催化剂层间隔排布,另一透明导电膜上导电电极与纳米多孔半导体材料块间隔排布,纳米多孔半导体材料中浸渍有染料。将两块透明基板叠放在一起,周边密封成腔体,腔体中有电解液。本实用新型制作电池内部并联电极,获得所需要的该太阳电池输出电流。电池密封功能好,保证了电池运行的长期稳定性。本实用新型的技术和方法操作简单易行,价格低廉,电池性能稳定。
日本SeiKoepSonCoRp于2001年4月27日公开了Jp2001119052半导体和太阳能电池及其制备方法。传统的湿型太阳能电池在氧化钛电极中包含染料,对于吸收波长非常敏感,但是由于tio2会分解这些有机染料,它的寿命达不到实用的要求。本专利将锐钛矿型tio2微粒烧结成多孔tio2半导体,还包含杂质铬或钒,解决了这个问题。
日本KaneKomaSaHaRU于2003年6月24日公开了染料敏化太阳能电池及tio2薄膜和电极的制备方法,提供了一种制备多孔tio2薄膜的喷涂分解方法,适用性和生产率都得到保障,利用这种薄膜作太阳电池的电极可以提高了太阳电池的能量转换率。具体方法是将一种钛混合物添加到tio2溶胶溶液中,得到一种原材料溶液,或将非晶tio2溶胶溶液和锐钛矿tio2溶胶水溶液混合得到另一种原材料溶液。间歇地将这两种原料溶液喷涂到基底上,在高温下热分解钛混合物,在基底上形成tio2多孔薄膜。在透明电极和tio2多孔薄膜之间用有机钛混合物为原材料制备一层密实的tio2缓冲膜。
希腊LianoSpanaGiotiS于2004年11月4日公开了wo2004095481用纳米结构有机无机材料制作的电化学太阳能电池,描述了一种固态光电化学太阳电池的结构,包括纳米有机-无机材料的薄膜,可以将太阳能转换为电能。电池的主要组成部分包括:(1)商用透明导电玻璃;(2)透明的tio2薄膜,钌有机金属混合物作为光敏剂;(3)由纳米结构的有机-无机材料制备的固态凝胶电解液层;(4)作为阳极的商用导电玻璃,可以淀积一层铂。
应用前景
纳米tio2太阳能电池有着可以与传统固态光伏电池相媲美的高光电转换率,加之价格低廉,使这种电池具有广阔的前景和潜在的商业价值。虽然此类太阳能电池还存在一些问题,仍需进一步深入研究。但是,纳米太阳能电池以其高效低价无污染的巨大优势挑战未来,我们相信,随着科技发展,研究推进,这种太阳能电池应用前景广阔无限。
参考文献:
[1]alow-cost,high-efficiencysolarcellbasedondye-sensitizedcolloidaltio2films
nature,l99l,353:737—74o
[2]环境纳米技术,化学工业出版社,2003.5
[3]固态tio2纳米太阳电池研究进展.化学研究与应用2003(2)31-36
[4]DyeSensitizedtio2photoelectrochemicalCellConstructedwithpolymerSolidelectrolyte
SolidStateionics,1996,89:263—267.
[5]Solid-statedye-sensitizedmesoporoustio2solarcellswithhighphoton-to-electronconversionefficiencies.nature,1998,395:583—585
[6]中科院建成染料薄膜太阳电池500瓦示范电站
电转化法的基本原理篇9
关键词：电机学;模块化教学，结构篇章;原理篇章;维护篇章
中图分类号：G642文献标志码：a文章编号：1674-9324（2016）07-0150-02
《电机学》讲授典型电磁机械的结构原理及使用维护知识，是电气工程专业的主干专业基础课，涉及到电、磁、热和机械等综合知识。毋庸置疑，课程教学效果对学生后期发展有深远影响[1-7]。
随着国家对海洋权益的日益重视，国家对海军和海警的作战水平和巡逻能力提出了更高的要求。动力部门作为舰艇的心脏，《电机学》是其一门重要的专业基础课程，因此其重要性不言而喻。目前《电机学》教学面临两方面的基本问题：其一是海军战略调整，战训任务大幅增加，电机专业化特征凸显，电机使用管理知识需求加大;其二是电机学课程的有效学时大幅度减少，严重影响教学效果。采用传统的教学模式，即在教学内容安排上按照典型电机结构原理自然分篇，这是一种事例型教学，虽然可以使学生对《电机学》的基本内容有所了解和掌握，但不能从总体上让学生对其深刻理解和掌握。基于电气工程专业电磁机械的学科基础需求和《电机学》的专业化需求特征，以及《电机学》课程有效学时现状，适时开展《电机学》课程模块化教学内容优化研究，是十分必要的。该研究工作，对于有效解决《电机学》教学面临的基本问题，培养高素质特色学生具有重要意义。
一、电机结构篇章
旋转电机都有定子和转子两部分，在定、转子之间有一个储存磁能的气隙[8]。因此，在对电机结构进行讲解时，应注意总结直流和交流电机在结构上的共同点和区别。直流电机中定子由主磁极、机座和电刷等装置组成，转子是电枢，它由电枢铁芯、电机绕组和换向器等部件构成。交流电机根据应用场合不同，可分为同步交流电机和感应交流电机。感应电机的定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成，转子由转子铁芯、转子绕组和转轴组成，其中，转子绕组分为笼型和绕线型两类。笼型绕组是一闭合绕组，即转子回路各参数如转子电阻和漏感是常量。绕线型转子的槽内嵌有用绝缘导线组成的三相绕组，绕组的三个出线端接到转轴上的三个集电环上，再通过电刷引出，即转子绕组是开路的，可根据需要改变转子电阻。按照结构形式，同步电机可分为旋转电枢式和旋转磁极式，旋转电枢式的电枢放在转子上，主磁极安装在定子上，这种结构在小型同步电机中得到一定的应用。旋转磁极式结构主磁极装设在转子上，多用于高压、大型的同步电机上。按照主极的形状，旋转磁极式电机又可分为隐极式和凸极式。隐极同步电机的定子由定子铁芯、定子绕组、机座和端盖等组成。凸极式同步电机通常分为卧式和立式两种结构。绝大部分同步电机、同步补偿机和用内燃机或冲击式水轮机拖动的同步发电机都采用卧式结构。低速、大容量的水轮发电机和大型水泵电动机则采用立式结构。卧式同步电机的定子结构与感应电机基本相同，定子亦有机座、铁芯和定子绕组等部件组成;转子则由主磁极、磁轭、励磁绕组、集电环和转轴等部件组成。立式同步电机的定子绕组大多采用波绕组，转子上除有励磁绕组外，还装有阻尼绕组。
综上可知，无论是直流电机，还是交流电机（感应电机和同步电机），其在结构上存在一定的共性，也存在着一些明显差异。因此，在电机结构模块教学中，核心内容是按事例型教学的特点分析电机结构，按照由简单到复杂，由易到难的教学步骤，进一步完善和丰富电磁机械结构的体系型教学特点，便于学生从总体上把握电机结构。
二、电机原理篇章
对于本篇章，可以从电磁感应定律出发，通过分析单根导线切割恒定磁场和单根导线在持续变化的磁场下产生感应电动势的原理，让学生理解和掌握感应电动势产生的内在因素是什么：变化的磁场或运动的导体（多股导体通过串联或并联构成绕组）。在此基础上，分析变压器、直流电机和交流电机的工作原理，哪些是导体运动，哪些是磁场变化，以及哪些是导体和磁场都在变化。对于变压器，可以看作是导体静止，而磁场按照正弦规律发生变化，此时输出的感应电动势与输入电压频率相同，输出电压幅值随着导体数量即绕组匝数的变化而变化。对于直流电机，在绕组中产生的感应电动势是交变的，由于直流电机中存在换向器，其作用相当于整流，使得输出电压为一正值。对于感应交流电机，大多数是作为电动机应用，由于转子旋转磁场与定子旋转磁场旋转速度不同，使得转子中产生感应电动势，闭合的转子电路中产生电流，进而产生电磁转矩阻碍定子相对于转子磁场的变化。同步交流电机主要作为发电机运用，当转子绕组以同步转速旋转时，励磁电流建立主极磁场，并在气隙中形成一个旋转磁场，该磁场切割定子绕组，进而产生频率与旋转磁场相同的激磁电动势，其是通过改变磁场来获得感应电动势的。
在电机原理模块教学中，主要方法是按事例型教学的特点分析电机原理，并基于此构建原理篇章，便于学生承续前期教学基础并从总体上把握电机原理。
三、电机维护篇章
电机进行能量转换过程中，电机内部不可避免的会产生损耗，这一方面会影响电机的效率，另外一方面将使电机的温升增加，缩短绝缘材料的使用寿命，轻者限制电机输出，严重时会烧坏电机。因此，在教学中必须要让学生深入了解和掌握电机是如何维护的。
在分析了电机温升产生的原因之后，应对电机散热的主要途径进行讲解，电机散热的主要途径包括两种：内部传导和外部冷却。而对于内部传导散热，牵涉到“热阻”这一物理量，其与导热体的热导率、垂直于热流的导热面积和导热体在热流方向上的长度有关，因此，在考虑从电机内部散热时，应尽可能地减小绝缘层的热阻，可以从绝缘材料、导热面积和导热长度等方面具体改善传热性能。常用的内部冷却方式是采用空心导体，把冷却介质通入导体内部直接将热量带走，冷却介质应用较多的为氢气或经过处理的洁净水，其中水的冷却效果较佳。对于电机外部冷却，可以采用自冷式、自扇冷式或他扇冷式。自冷式是通过电机部件表面的辐射和冷却介质的自然对流，把电机内部的能量带走，这种方法效率比较低;自扇式是将风扇固定在转子上，电机转动时，风扇跟随转子一起转动所产生的风压强迫空气流动，吹拂散热表明，将热量带到外界。自扇冷式分为径向通风式和轴向通风式两种，径向通风式具有结构简单可靠，通风损耗较小和绕组与铁芯沿轴向的温升分布较为均匀的优点，缺点是因风扇直径受到限制导致风压低;轴向通风式能够装设较大直径的风扇来确保冷却效果，不足之处是通风损耗较大，电机沿轴向温升不均匀，出风端温升较高。对于电机采用何种冷却方式，应根据其容量和实际应用场合来考虑确定。
综上，电机维护模块教学中，主要是针对船舶中实际应用的电机分析电机维护的内容，探和总结电机维护的体系型教学特点，并基于电机维护篇章的具体内容，便于学生从总体上把握电机维护体系的构成和分类，有效掌握使用管理知识。
四、总结
《电机学》作为电气工程及其自动化专业非常重要的基础课程，涵盖了较多的知识内容，包括变压器、直流电机、交流电机和一些特殊电机等，这就要求教员必须熟练掌握和理解电机是如何设计的、它的结构是什么、具体工作原理是什么以及它的应用对象、场合是哪些和有哪些具体的维护措施。从这里我们就可以看出，《电机学》对于一个教员的知识积累的要求是非常严格和非常高的。只有在熟练掌握这些知识之后才能对《电机学》按照篇章实施课程篇章教学计划。
参考文献：
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电转化法的基本原理篇10
研究影响平行板电容器电容大小的因素的实验，是让学生在一定的感性认识的基础上，有效地帮助学生进一步理解电容概念，导出平行板电容器电容公式，进而正确而深刻地领会公式，并在具体问题中灵活运用。
研究影响平行板电容器电容大小的因素这一实验采用的控制变量法学生不难理解，学生的困惑在于：静电计为什么能测量平行板电容器两极板的电势差，这是其一;在实验过程中为什么认为平行板电容器的电荷量保持不变，这是其二。搞清楚以上两点是深刻理解这一实验原理的关键，只有理解了实验原理，才能真正掌握、运用实验中得出的物理规律。下面详细讨论以上两个问题。
一、讨论静电计测量平行板电容器电势差的原理
众所周知，电容器充电后两个极板间有电势差(电压)，这一电势差不能直接用电压表测量(电压表工作必须有电流通过)。静电计是在验电器基础上改装的，它同时也是一个电容器，它的金属球和指针是电容器一个极，金属外壳是电容器的另一个极。实验中把它的金属球与平行板电容器的一个极板连接，金属外壳与平行板电容器的另一极板连接，这样把两个电容器并联起来了，根据并联电路特点，两电容器的电势差始终相等。在实验过程中静电计的电容(C静)基本不变(静电计指针偏转对静电计电容的影响不大，实验过程中认为静电计电容定值)，它的电荷量变化时，根据公式C=Q/U，两极间的电势差随之变化，指针偏转角度随之变化，从而从静电计指针偏转角度的大小变化可以推知平行板电容器两个极板间电势差的变化。因C=Q/U，即U=Q/C，又由于静电计电容较小(相对于平行板电容器的电容小得多，静电计电容与平行板电容器电容大小的关系，下面还有讨论)，根据?U=Q/C，静电计电荷量有个很小的变化就引起它的电势差比较大的变化，指针偏转角度变化比较大，实验现象比较明显。这样既解决了不能用电压表直接测量电容器电势差的问题，同时实验现象直观明显，符合教学原则。同时，电势差的测量方法体现了物理学间接测量和转换的思想方法。
二、讨论实验过程中为什么认为平行板电容器的带电量不变
实验过程中，改变平行板电容器两极板间的距离、改变正对面积、插入或拔出电介质都引起静电计指针偏转角度的变化，这一现象说明静电计的带电量发生了变化。平行板电容器与静电计相互并联，总电荷量保持不变，但它们的电荷量可以互相转移，因而平行板电容器的带电量随之变化。静电计电容(记为C静)比起平行板电容器电容(记为C平)小得多(为了实验取得较好的效果，平行板电容器平板直径一般取20cm左右，两板间距离0.5~1.0cm，这样能保证平行板电容器的电容远大于静电计电容，即C平》C静)，由于平行板电容器与静电计电势差相等，根据公式Q=CU，平行板电容器电荷量Q平远大于静电计电荷量Q静，即Q平》Q静。改变平行板电容器板间距离、改变正对面积、插入或拔出电介质过程中，虽然电势差有较明显的变化，但静电计电荷量的变化量Q静=C静U静不大(因为C平》C静)，因此可以认为平行板电容器电荷量不变。这样的考虑同时也体现了物理学突出主要矛盾，忽略次要因素的研究问题方法。