电容器充放电教案

电容器充放电教案（精选8篇）

电容器充放电教案 第1篇

《电容器的充放电过程》课堂教学

引入部分：

师：同学们，请大家看老师手里拿的是什么？

组织教学完毕后，教师手里拿着一架照相机，问。生：老师，这节课您要给我们照相吗？

学生感到挺新鲜，有学生问。

师：是的，我想给你们拍一张反映课堂学习生活的照片，怎么样？准备好了吗？

生：哦„„

课堂气氛顿显活跃，学生们份份下意识地摆好姿势。教师举起相机，对准全体同学，按动快门，相机发出耀眼强光，学生精神振奋，余兴未衰。

师：在我按动快门的一瞬间，你们已经注意到了相机发出强烈的闪光，大家知道这是怎么一回事吗？

学生思考片刻，有学生回答。

生：相机闪光灯瞬间有强电流通过吧？！。

师：是啊！大家真聪明！可是大家知不知道闪光灯的瞬间电流是怎么产生的呢？

学生纷纷摇头，露出疑惑并欲探究的表情。

师：好吧，我们今天就一起通过实验来研究这一问题。请同学们翻开教材第三节〈〈电容器的充放电过程〉〉。

教师板书课题：电容器的充放电。课代表分发实验讲义。

点评：通过创设距学生生活感知很近的真实情境，巧妙自然地渗透教学主题，激发学生的求知欲。

新授部分： 师：这节课，我们要通过充放电实验的操作，学会识别实验中所用仪器，观察仪表指针变化，分析电容器充放电的物理过程，总结充放电的基本结论。下面我把实验器材及注意事项介绍一下。这节课所用的实验器材有检流计一块，伏特表一块，低压直流电源一台，充放电线路板、导线若干。检流计要串联接入线路中，若右偏，说明电流由“+”极流入，“—”极流出；左偏反之。要把伏特表并联接在电容器的两边，注意“+”极接高电位，“—”极接低电位，测量前估计检流计和伏特表的量程，实验前电容器不要带电。大家先阅读一下实验讲义，就可以开始做了。学生看讲义理解。一段时间以后，每个小组清点所在实验台的器材，并加以识别。然后，学生间按要求相互配合，接好实验电路，教师检查完后开始实验操作。学生分组实验，观察并记录实验结果，按要求反复三次操作，将结果记录表一与表二中（表一与表二略）。教师将各组实验的进程及正确率列入各组评比加分条件，调动学生的积极性。转换开关K拔到1位置，观察仪表指针偏转情况，填写表一。转换开关K拔到1位置后，立即转到2位置，观察指针偏转情况，填写表二。关闭电源，结束实验操作过程，进入下一阶段。（图1）

图1

实验电路图

师：请同学们关闭电源。我们一起来分析一下从刚才这个实验中能够得出什么样的结论。学生停止实验，关闭电源。教师出示投影片，启发学生。

师：检流计指针偏转由最大一直减小到零，这说明了什么？ 生：说明与电容器相连接的电路电流由最大减小到零。师：那么，电路中的电流是怎样形成的呢？

生：电子的定向移动形成的。

师：大家能用电子的移动情况来解释这一现象吗？我们看看哪组同学说的更有道理。学生分组讨论，有的学生还画出了电路图进行研究。

师：好，哪组同学能到前面发言，解释表一的现象？ 师：请2组派一个代表发言。

生：表一现象：当电容器接通电源以后，在电场力的作用下，与电源正极相接电容器极板的自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下，正极由于失去负电荷而带正电，负极由于获得负电荷而带负电，正、负极板所带电荷大小相等，符号相反，见图。电荷定向移动形成电流，由于同性电荷的排斥作用，所以开始电流最大，以后逐渐减小，在电荷移动过程中，电容器极板储存的电荷不断增加，电容器两极板间电压UC等于电源电压U时电荷停止移动，电流I=0，见图2和图3。

图2

(b图)

图3

师：很好，由同学分析可知，在电源作用下，电容器的充电使其两极板上储存大小相等，符号相反电荷，电流由最大减小到零，电压由零增加到电源电压，且电流与电压方向一致。教师板书充电结论。

师：哪组同学能解释一下表二的现象？

一学生发言。

生：开关闭合，通过导线的连接作用，电容器正负极板电荷中和掉。

师（结合图4进一步讲解）：总结的非常精辟。当K闭合时，电容器C正极正电荷可以移动负极上中和掉，负极负电荷也可以移到正极中和掉，电荷逐渐减少，表现电流减小，电压也逐渐减小为零。

图4

生：老师，我们可不可以由表二现象得出“电容器在放电过程中电荷逐渐减少”这样的结论？ 师：体会得很好！这就是我们这节课要掌握的第二个结论。充电的电容器电荷逐渐减小过程称为电容器放电过程，且电流、电压由最大减小到零，方向相反。教师板书结论二。学生将结论填入实验讲义。教师：好，我们今天的研究到此结束，谁还能发现我们开课提出的问题与本次课两个结论有何关系呢？

学生思考后举手。

生：闪光灯发出强烈闪光的原因是电容器充放电过程中储存能量通过闪光灯突然释放的结果。）

【通过实验，进行发现式学习，培养学生操作、观察、分析、总结能力。在小组讨论时，教师巡回检查学生的操作情况并给予指导，及时纠正问题，合作气氛热烈，学生在合作学习中体会探求知识的乐趣。以演示法为辅助教学方法，采用启发式进行教学，启发学生创新思维，将感性认识上升到理性认识，突破电容器充放电难点，得出了电容器充放电的基本结论。同时紧扣情境创设，前后有机呼应。】 巩固练习部分：

教师放投影片，出练习题。

1、如图5所示：问S刚闭合瞬间，哪个电压表示数大？充电完毕时哪个电压表示数大？电流表在何时示数最大？

图5

2、思考题：在检修收音机或电子仪器及电力系统高压整流设备时，切断电源需把滤波或整流用电容短接一下，为什么？

生（回答1题）：V2，V1,刚闭合。生（回答2题）：让充电容器放电，防止放电电流损坏仪表及其它元件。

师：回答得很好。本次课，我们通过实验，发现了电容器的充放电过程实质就是储存和释放电荷的过程，表现为电流、电压的变化。如果我们把实验电源改成交流，那会怎么样呢？大家回去可以带着这个问题思考一下。师：今天的作业是“试说明电容器充放电物理过程”。下课！

【巧留悬念，引发学生继续学习的兴趣，达到理论与实践相结合的学习目的。】

电容器充放电教案 第2篇

摘要：高中物理电容器充放电实验设置过于简单，不利于学生的理解，增加了学生学习的难度。本人从原教材中的实验的不足和建议两个方面，谈谈自己的看法。

关键词：演示实验，不足，建议 引

言：

电容器充放电实验是高中物理人民教育出版社选修3-1第一章第八节电容器的电容中的难点，在教材中占有重要的地位。这一节是学习静电场后的一个重要应用，也是为以后学习交流电路（电容和电感对交流电的影响）打基础。因此，学习电容器充放电实验是非常有意义的。本人对教材中的实验有以下看法和建议:

一、教材中电容器充放电演示实验的不足

第一，教材中电容器的充放电电路如图所示。该电路演示电容器的充放电过程，不能观察到任何实验现象，让同学们难以想象电容器的充放电过程到底是怎样的。此演示实验较抽象，不利于学生的感性认识，增加了学习的难度。

第二，教材中没有讲述电容器的充放电过程电流的大小的动态变化。在电容器的充放电的过程中，电路中的电流都是逐渐减小的。如果能把此过程演示出来，对学生理解电容器的充放电是一个很好的感性认识补充。

第三，教材中通过类比的方法讲述了电容器所带电量与电容、电压的关系。但是，课本没有演示实验，学生缺乏感性认识。

二、电容器充放电演示实验的设计

第一，增加感性认识，使同学们知道电容器是容纳电荷的容器。通过问题的设置，让大家感受到学习电容器的必要性。（知道干电池放电与电容器放电可能的区别。）

具体演示实验设置如下：

演示实验一：先用某物体与4V的学生电源相连，再用此物体与小灯泡相连。发现小灯泡亮了一下后熄灭，说明该物体可以给小灯泡供电，只不过是发光时间1

较短（猜测：该物体给小灯泡提供的是瞬时电流）。

演示实验二：先用此电容器与12V的学生电源相连，再用此电容器与一小段细铜丝（可以是电线中的一根细铜丝）相连，发现铜丝被迅速熔化并且火花四射。

实验器材：学生电源一台（没有过载保护的学生电源，防止给电容器 充电时，学生电源由于过载保护而自动断电），四个并联的电容器，导线若干，带有接线柱的小灯泡一个

以上演示实验的优点：

1.使学生感性地意识到电容器是容纳电荷的容器，增加了学生们学习物理的兴趣。

2.让学生自己上讲台用电容器点亮小灯泡，使同学们更好地理解电容器的充放电过程，而不是从课本上了解什么是电容器的充放电过程，死记硬背概念。

3.通过实验观察，电容器的放电仅仅是使小灯泡发光一下后熄灭，易知道电容器的放电电流是瞬时电流。

4.通过演示实验二的观察，让大家发现电容器可以在较短时间内放出较大电流，从而点燃一小段细铜丝。我们知道，一般的电池是不允许放出那么大的电流的。而照相机的闪光灯能够发出耀眼的光芒，就是电容器的功劳。通过以上的观察和分析，让同学们知道我们有干电池，为什么还要研究电容器？这样的实验设置进一步激发同学们的学习激情。

第二，通过实验演示，让同学们亲眼看到电容器的充放电电流的变化，增加实验的可信度。同学们利用电容器充放电过程中的电流变化，可以分析推理出电容器的电荷量，电压，电场强度，电势能的变化。

具体演示实验设置如下：

当单刀双掷开关打到1位置时，电容器充电，同学们可以通过如图所示的演示实验看到：电容器充电的过程中，电路中电路的电流、电压的变化。当单刀双掷开关打到2位置时，电容器放电，同学们可以看到：电容器放电的过程中，电路中电流、电压的变化。

实验器材：学生电源一台（没有过载保护的学生电源，防止给电容器充电时，学生电源由于过载保护而自动断电），四个并联的电容器，导线若干，小灯泡一个，可测正反向电流的电流表以及正反向电压的电压表各一个，单刀双掷开关一个。

以上演示实验的优点： 1.通过演示实验，可以很清楚地看到电容器的充放电电流、电压均是逐渐减小的，此实验增强了知识的可信度。

2.通过演示实验，使同学们看到电容器的充放电电流、电压的方向均是相反的。

第三、通过演示实验得到电容器所带电量与电容、电压的关系，增加知识的可信度。

具体演示实验如下：

演示实验电路如图甲所示，其中P为电流传感器，V为电阻很大的电压表。实验时，先将开关S1闭合，单刀双掷开关S2掷向a，调节滑动变阻器的滑动头到某位置使电容器C充电，当电路达到稳定后记录理想电压表的示数。再迅速将开关S2掷向b，使电容器放电。电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机，在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图象如图乙所示。然后改变滑动变阻器滑动头的位置，重复上述步骤，记录多组电流随时间变化的图象和电压表的示数。

实验器材：学生电源一台，电容器一个，单刀双掷开关，滑动变阻器，电流传感器，电压表，开关，计算机及相关的处理软件

以上演示实验的优点：

通过演示实验以及数据的处理，能够准确地得到电容器的电容与其电荷量以及电压无关，并且知道对于同一个电容器，电荷量与电压成正比。这样得到的结果，有实验基础，可信度高，能够降低学习的难度。

参考文献

电容器充-放电曲线演示器 第3篇

电容器在电路中工作时，它的充电与放电过程是其工作的最基本的过程，而充、放电是按指数规律变化的，而该规律是比较抽象的概念，不好理解，学习起来枯燥、无味。而该演示器能把充、放电的变化规律用灯光组成的曲线表示出来，即形象又直观，提高了学生的学习兴趣。使用该装的优点：

(1)因该装置是用发光二极管来构成曲线的，所以它的显示画面可做的任意大。

(2)曲线的横轴用R C(时间常数)为单位来刻度，因此能直观看出充、放电与时间常数的关系。

(3)因该演示器是直接用发光二极管来构成曲线的，所以演示时不用示波器配合，使用起来简单方便。

(4)改变W (R)或C的值可以改变充放电的快慢。

电容器充放电装置原理图及工作原理

电容器充放电装置原理图如图1所示。电路主要用了一块LM 3914集成电路片，它是一片点/线显示线性驱动电路。LM 3914的输入端为 (5) 号管脚，输入的是电容器的充放电的模拟电压信号。输出端可驱动10位发光二极管显示出模拟信号电平的高低。用它可以非常方便地实现电容器充放电模拟电压的高体的变化规律。LM 3914采用18脚双列封装， (1) 、 (18) 、 (17) 、 (16) 、 (15) 、 (14) 、 (13) 、 (12) 、 (11) 、 (10) 脚分别是低电平至高电平显示驱动输出端，低电平有效。该集成块驱动电流为2～30m A(当工作电压为3～20V时)，充放电压模拟信号由 (5) 脚输入后，并经内部输入阻抗缓冲器后加至内部10级电压比较器的反相输入端。

每级电压比较器的同相输入端被一串分压电阻偏置在不同的比较电平上，由于分压电阻均为1kΩ，故10级比较器的进位电平总线性变化。当 (4) 脚接地， (6) 脚与 (7) 脚相连( (7) 脚为内部的125m V基准电压输出端)时，每级分压器上的电压为125m V，逐级比较电平分别为125m V、250m V、375m V、500m V、625m V、750m V、875m V、1000m V、1125m V。当输入模拟信号低于125m V时，10级比较器均输出高电平，10个发光二极管均熄灭。当输入模拟信号高于250m V时，则第二比较器输出低电平，当输入模拟信号超过1125m V时，第10级比较器输出低电平，在这10个输出端接上的发光二极管，即可依次地显示输入模拟信号的高低。

当开关S拨向“1”挡时，“Sb1”使稳压管输出1.5V电压通过电位器W向电容器C充电，电容器上的充电电压U c开始逐渐升高，U c通过R 2加至LM 3914的 (5) 脚，此时“Sa1”将LED 1～LED 10发光二极管接在了LM 3914的输出端与电源的正极接通随着U c的升高，LED 1～LED 10顺序地发出红光，当U c≥1250m V时，LED 1～LED 10全部点亮。充电曲线显示结束。

当开关S拨向“2”时，“Sb2”使电容器C通过电位器W放电。同时“Sa2”将LED 11～LED 20接在了LM 3914的输出端电源的正极上。随着电容器的放电。U c上的电压开始逐渐下降。在刚刚开始放电的瞬间，U c的值在1125m V以上，故LED 11～LED 20全部点亮，之后随着U c的逐渐降低，LED 11～LED 20逐渐顺序熄灭，并在U c125m V时，全部熄灭，从而完成了电容顺放电的全过程，并显示出了放电曲线。

元器件的选用与制作

集成电路块LM 3914也可选用SF3914。

LED 1～LED 20用高亮度发光二极管，直径大些为好，这样视觉距离可扩大。

VD用1.5V的稳压二极管，也可由两只硅二极管串联代替。

R (W)和C的时间常数取10s为好。

转换开关S用双刀双掷钮子开关。

安装板取用绝缘板，面积尽量大一些为好。在板上画出直角坐标系横轴为时间轴以R C/J为单位刻度(即1R C、2R C、3R C)，纵坐标为U c以“伏”为单位。

显示板上充放电20个发光二极管的取点数值如表1所示。

需说明的几个问题

(1)电容器两端的电压不能突变，因为电容器两端的电压的形成是靠电荷的逐渐积累而完成;因此电容器两端的电压是不能突变的。

(2)电容器对直流电相当于断路，对交流电相当于通路。因为电容器对直流电只有瞬间的充放电过程，而且时间相当的短，电路稳定后电路中无电流，因此电容器对直流电相当于断路。而对于交流电来说电路中一会儿充，一会儿放电，电路中始终有电流流动，因此说，电容器能通过交流，而并不是说，交流电真的通过了电容器的绝缘介质。

(3)电容器的充电曲线是一条无限超近电源电压的指数曲线，起始段近似直线;工程技术上一般把起始段当做线性使用;而且一般把充电3～5个时间常数的时间就当作充电结束了。

电容器充放电教案 第4篇

关键词：DC/DC变换；超级电容；串联均压

超级电容是近年发展快速的一种大容量储能器件，具有功率密度高、充放电时间短、效率高、使用寿命长、清洁环保等特点。超级电容具有90％以上的充放电效率，充放电电流可达数安培至数百安培，充放电寿命可达10万次以上。在电动汽车、UPS等产品上有很好的应用前景。

但是超级电容器参数存在离散性，即使是同一型号同一规格的超级电容器在其电压、内阻、容量等参数上都存在着不一致性，这是由制造过程中工艺和材质不均造成的。而在使用中需要采用串联的方式提高整体的输出电压，充电时大多采用先恒流后恒压的充电方式，如图1所示。充电前期采用恒流充电，当电容电压达到一定值后，即t0时刻，再采用恒压充电，因为超级电容器的离散性，各单体到达t0时刻的时间就会不同，如果直接进行串联充电可能会使某些单体过充，而某些单体又欠充，严重危害超级电容器的使用寿命，放电时同样如此，会出现某些单体过放现象。因此保证各单体的均衡充放电，对有效发挥所储存的能量有着非常重要的意义。

1 均压控制原理

文中超级电容均压部分采用逆变器和变压器均压技术实现。

如图2所示，均压电路由超级电容组、变压器、逆变器和升压斩波电路4部分组成。图中的二极管起到反向保护作用。通过控制信号S1、S2、S3、S4即可实现电压均衡，并可将电压高的超级电容中的能量转移到电压低的超级电容中。

假设有N个超级电容串联，将串联超级电容组两端总电压通过升压斩波电路接到逆变器的输入端，以补偿MOSFET及续流二极管上的导通压降，逆变器的输出接到匝数比为N的降压变压器的高压侧，则低压侧将产生振幅为N个超级电容单体电压平均值的方波。以该方波作为电压源再次对每个超级电容单体进行充电。此时由于二极管的作用，只有单体电压低于变压器低压侧电压值的超级电容才能进行充电。逆变器工作一段时间以后，即可完成超级电容的均压。

升压斩波电路的输出电压，即逆变器的输入电压Vi满足：

Vi=Vc+N*Vd+2Vs(1)

式中：Vc为N个串联超级电容两端总电压；Vd为续流二极管上的正向导通压降；Vs为MOSFET上的导通压降。

逆变部分采用5kHz的50%占空比的PWM波加入一定的死区时间来实现，S1，S4采用同一组信号驱动，S2，S3采用另外一组信号驱动。

升压斩波电路的控制信号采用20kHz的PWM波。

Boost变换器占空比公式

D=■(2)

由式1可知

V2-V1=N×Vd+2Vs

=4×0.3+2×0.7

=2.6V

占空比满足：

D=■=■(3)

2 DC/DC主电路及控制方式

控制电路采用一端稳压一端稳流的方式进行充放电控制，当电路工作在buck充电方式时，超级电容端进行先恒流充电到Vsc，再恒压充电；当电路工作在boost放电方式时，直流母线电压端进行稳压控制。充放电环节采用PI控制法进行恒流或恒压充、放电。

采用双向buck/boost电路拓扑，控制策略是：

(1)当超级电容电压Vc高于电容额定电压Vcmax时，封锁buck充电控制信号；当超级电容电压Vc下降到电压下线Vcmin时，封锁boost放电控制信号。

(2)当超级电容电压Vc在电压下限Vcmin与最高电压Vcmax之间时，DC/DC变换器能够进行buck充电控制，或boost放电控制；进行buck还是boost需要根据直流母线电压Vdc、电流Idc来决定。

(3)直流母线电压Vdc高于设定高压Vdcmax，进行buck充电控制；低于设定低压Vdcmin，进行boost放电控制。母线电压Vdc介于Vdcmax和Vdcmin之间是不动作，既不充电也不放电。

3 控制系统软件流程

按照上述控制策略，得到如图4的程序流程图，其中5kHz逆变为均压电路中的逆变器，采用50%的PWM脉冲波来实现，不需要复杂的控制算法。20kHz升压模块完成开关管S5信号的产生。需要通过电压采集电路，得到串联电容的总电压。4个判断模块通过判断Vdc和Vc的电压范围决定对电容的充放电控制。

4 仿真分析

C1、C2初始电压为2.7V，C3、C4为1V，仿真70s的时候基本均压结束，电压均衡到1.81V，由于电容并联二极管的影响，电压均衡点并没有在算数平均值1.85V，并且升压斩波器也消耗一部分能量。70s之后兩电容电压基本保持同步变化。

图6为均压系统实物图，由FPGA控制板，H桥逆变器以及驱动电路和Boost升压电路组成，FPGA控制板采用实验室自主开发的基于EP2C8Q208C8N芯片的开发板来完成控制信号的生成，5个开关管采用IRF640，驱动芯片IR2103。通过仿真验证了均压系统的可行性。

5 结束语

文中简要介绍了应用超级电容所需要的几项关键技术，并通过仿真和实物验证，逆变采用50%占空比是为了使电压较高的降压速度与低压电容的升压速度相匹配，减少电能浪费。DC/DC充、放电模块能实现对超级电容器组快速可靠充、放电，输入功率大，保护可靠，充分发挥了超级电容的优势。

参考文献

[1] 张彬.超级电容串并联技术的研究[D].华北电力大学.硕士毕业论文，2009.

[2] 张慧妍，韦统振，齐智平.超级电容器储能装置研究[J].电网技术，2006，50(8):92.

[3] 王云亮，电力电子技术，北京:电子工业出版社，2004.

[4] 林渭勋，现代电力电子电路，杭州:浙江大学出版社，2002.

[5] 李海冬，唐西胜，齐智平.一种低损耗的超级电容器电压均衡电路的应用设计[J].电气应用，2007，26(2)：54-58.

[6] 文东国，张逸成，梁海泉.一种快速低损耗超级电容均压策略的研究[J]，电力电子技术，2008.9.42:65-67.

作者简介

肖大帅(1987-)，硕士研究生。研究方向：电力电子技术及应用—储能器件充放电研究。

防火放电主题队会教案 第5篇

教学内容：

学习一些防震、家居防火自护、自救知识 教学目标：

① 通过学习防震、防火安全知识.让学生充分了解火灾中各种逃生自救的办法。

②培养学生自我生存能力使学生安全.健康地成长。

教学重难点：树立地震及火灾自护、自救的观念，增强安全意识。教学过程：

（一）谈话导入：

同学们，四川汶川大地震牵动着我们的心，目前为止已经有6万多人死亡，很多人受伤，我们不得不提高警惕引以为戒。下面就谈谈发生地震、家庭火灾要注意什么：（师生共同）

A防震

1、地震来临时的自救方法（师演示，生跟着做）首先发现房屋震动，马上双手抱头，靠教室的内墙蹲下；大约过12秒，主震会结束，有秩序的从前门、后门撤离教室，跑到空旷的地方（操场、校园）

2、观看课件，找出课件中在地震或火灾来临时，人们错误的做法。B防火

1.用电安全

随着生活水平的不断提高，生活中用电的地方越来越多了。因此，我们有必要掌握一些基本的用电常识。

(1)认识了解电源总开关，学会在紧急情况下关断电源。（2）不用湿手触摸电器，不用湿布擦找电器（3）电器使用完毕后应拔掉电源插头。

我们的做法：

A.特别是平常我们看完电视之后，只用遥控器关电视其实此时的电视仍处于待机状态。这种做法是错误的，一定要亲手把电视机关上，并拔掉插头。

B.电火箱用完后，一定要把插头拔掉，不要让它处于保温状态不管，这是最容易发生火灾的。本班毛同学就是这种情况造成的。

C.提醒老人,因年老易忘事,一定要他们仔细检查,并把我们今天学的告诉他们。

(4)使用中发现电器有冒烟,冒火花,发出焦糊的异味等情况,应立即关掉电源开关,停止使用。

(5)雷电时，应关闭正在使用的个种电器，特别是电视机。

（6）发现有人触电时要设法及时关闭电源，或者用干燥的木棍等物将触电者与带电的电器分开，不要用手直接救人。

（7）发现有老化爆皮的电线应及时向家长反映，并要求他们换掉。

2、煤气的泄漏以及用吹风时造成的火灾。

3、小心使用打火机不让小孩玩弄打火机。(二)教师介绍火灾报警须知：

1、牢记火警电话“119”.事发时可用任何一部电话拨打.无论欠费与否。

2、火灾地址要报详细： XX市XX村XX路XX号，如：（什么东西在燃烧，火势很大，请速来扑救，我的电话号码是XX）

3、要派人来主要路口迎接消防车。

（三）小结：（卡纸出示）（全班齐读）

遇到火灾：临危不乱，暗记出口。扑灭小火，不乱玩火。不贪财物、蒙鼻匍匐。火已及身，切勿惊跑，跳楼有术，虽损求生。

（四）让经历过火灾的同学具体谈谈火灾时人的心理及行为，老师帮他们指出当时的误区。

(五)总结：

只要我们处处小心，注意安全，掌握自救，自护的知识，锻炼自己自护自救的能力，机智勇敢的处理各种异常的情况或危险，就能健康的成长。

云富中心小学 四一班

《消防在我心》———防火防电主题班会

一、班会目标：

1、通过学习防火防电安全知识，让幼儿充分了解火灾、触电引起原因，以及那些情况会引起后果。

2、怎样让学生能够用最简单的方法逃生自救保护自己。

3、培养学生自我生存能力意识使幼儿安全、健康地成长。

4、学生回家能够和爸爸妈妈交流防火防电相关安全知识。

二、班会难点：树立火灾自护、自救的观念，增强安全意识。

三、班会准备：课件（视频、图片）

四、班会过程：

（一）谈话导入：

同学们们生活在幸福、温暖的家庭里，受到父母和家人的关心、爱护，似乎并不存在什么危险，但是，家庭生活中仍然有许多意外事情需要备加注意和小心对待。否则，很容易发生危险，酿成事故。下面就谈谈家庭火灾要注意什么：

1、用电安全

随着生活水平的不断提高，生活中用电的地方越来越多了。因此，我们有必要掌握一些基本的用电常识。

(1)认识了解电源总开关，学会在紧急情况下关断电源。（2）不用湿手触摸电器，不用湿布擦找电器。（3）电器使用完毕后应拔掉电源插头。我们的做法：

A、特别是平常我们看完电视之后，只用遥控器关电视其实此时的电视仍处于待机状态。这种做法是错误的，一定要亲手把电视机关上，并拔掉插头。

B、提醒爸爸妈妈，一定要他们仔细检查，并把我们今天学的告诉他们。(4)使用中发现电器有冒烟,冒火花,发出焦糊的异味等情况,应立即关掉电源开关,停止使用。

(5)雷电时，应关闭正在使用的各种电器,特别是电视机。

（6)发现有人触电时要设法及时关闭电源,或者用干燥的木棍等物将触电者与带电的电器分开,不要用手直接救人。

2、煤气的泄漏以及用吹风时造成的火灾。

3、小心使用打火，不让小孩玩弄打火机、烟花、蜡烛等。

(二）用课件展示各种火灾实录，从中学习自救知识。师生共同总结几种逃生的方法。

1、室外火灾关门求生的方法：

测试门的温度，用水把棉絮浸湿，堵住门和窗户。

2、室内火灾，幼儿要弯着腰用衣袖堵住口鼻。

（三）教师介绍火灾报警须知：

1、牢记火警电话“119”.事发时可用任何一部电话拨打.无论欠费与否。

五、班会总结：只要我们处处小心，注意安全，掌握自救、自护的知识，锻炼自己自护自救的能力，机智勇敢地处理各种异常的情况或危险，就能健康的成长。

云富中心小学

电容器充放电教案 第6篇

活动目标

1.能够认真观察图片，理解图片内容，表达自己的想法。

2.喜欢玩影子的游戏，对影子的变化感兴趣。

3.领会故事蕴含的寓意和哲理。

4.能分析故事情节，培养想象力。

活动准备：

ppt课件等。

活动过程

一、导入

老师：夜晚的森林里发生了一件有趣的事情，小朋友们快跟我一起到森林里去瞧一瞧吧。小动物在森林里找到了一样东西，猜猜看这是什么?

二、观察ppt内容

老师：原来，一群小动物找到了一只手电筒啊!一按按钮，咦!(播放ppt：两只小兔子肩并肩站着图)墙面上出现了一只手的影子，是谁的手呢?大家慌忙四处看。原来是两只小兔子。你们看看，小兔子的影子怎么会是一只手呢?

总结：原来两只小兔子肩并肩站着，兔耳朵照过去就是手指的样子。

老师：是不是很好玩?这下两只小兔子觉得很有趣于是又变了一个动作，你们瞧这次的影子会是什么样的呢?(播放ppt：两只小兔子背靠背坐着图)

总结：原来两只小兔子背靠背坐着，兔耳朵照过去就是兔子头的样子。

(播放ppt大象与小鸟图)：观察并且讨论：这是谁的影子呢?会是谁变出来的呢?

请小朋友来学一学小鸟是怎么摆出水龙头开关造型的?

(播放ppt全体动物图)老师：小朋友说的真好，小动物们玩的很开心!大象对小伙伴们说：我们一起来玩吧!于是大家都走到了手电筒的面前!瞧。这次这么多小动物会变出什么样的影子呢?他们是怎么合作的?

总结：原来大象躺在地上，小动物都站在大象的身上才完成的高难度动作。变出了一棵大树的影子。

你们觉得小动物们是不是非常有趣?

三、出示ppt，欣赏完整故事

老师：接下来请听老师把这个有趣的故事给你们讲一讲。

附故事：

夜晚的森林里，动物们发现了一个手电筒，一按按钮，一束圆圈的光照在墙壁上。咦?谁的手?(教案出自：快思老师教案网)大家慌忙四处查看，原来是俩只兔子肩并肩站在手电筒面前。怎么回事?“手影”又变了。哦，俩只兔子背靠背坐在那里了。哇!真好玩!这下所有的动物都高兴起来，他们轮番表演，又摆出了好多种姿势，墙壁上出现了好多有趣的影子。最后大家集体合作，做出了一颗大树的影子。

四、出示ppt，再激发兴趣

动物合作变化出的影子很有趣，你能清楚地分辨是谁的影子吗?有三只小猪找不到自己的影子了，你能帮一帮小猪找到自己的影子吗?(播放ppt：替小猪找影子)

你们真是太棒了，豆豆小朋友看你们这么厉害，也想请你们帮个忙，替他把积木的影子找出来。(播放ppt：替积木找影子)

五、活动延伸

老师：影子太有趣了，动物们合作摆出各种各样的造型，照出意想不到的影子，玩得十分开心。你看我们比动物更厉害，(播放 ppt影子图片)我们小朋友想不想和好伙伴一起合作照出有趣的影子呢?你们能想到什么造型呢?我们到操场上去试一试吧。

教学反思：

活动结束后，我认真反思了这节课，教育活动应以幼儿的需要、兴趣，尤其是幼儿的经验来进行教学决定，在活动中我对自己角色的定位是一个参与者，我希望和孩子共同发现、探讨、寻找，让孩子在观察时享受探索的快乐。一节课下来，我个人认为，我设计的这节课符合幼儿的年龄特点。

电容器高三物理教案 第7篇

考纲要求

掌握电容器的动态分析。

【基础知识梳理与重难点分析】

1.电容器、电容

(1)电容器：两个彼此绝缘又互相靠近的导体可构成一个电容器.

(2)电容：描述电容器容纳 的物理量.

①定义：电容器所带的电荷量Q(一个极板所带电荷量的绝对值)与两个极板间电势差U的比值，叫做电容器的电容.②定义式： .电容C由电容器 因素决定，与电容器所带电量 和充电电压 无关.③单位：1F=106F=1012pF

④几种电容器(a)平行板电容器：平行板电容器的电容跟介电常数成正比，跟正对面积S成正比，跟两板间的距离d成反比，即 .带电平行板电容器两极板间的电场可认为是匀强电场，板间场强为 .(b)固定电容器、可变电容器、电解电容器.电解电容器接入电路时应注意其极性.

【要点讲练】

1、电容的理解

例1、下列关于电容器的叙述正确的是( )

A、 电容器时储存电荷和电能的容器，只有带电的电容器才称为电容器

B、 任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体都可看成电容器

C、 电容器两极板上的带电量之和为电容器的电荷量

D、 电容器充电过程是将其他形式的能量转化为电容器的电能并储存起来，电容器的放电过程是储存的电能转化为其他形式的能

例2、对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是( )

A、 将两极板的间距加大，电容将变大

B、 将两极板平行错开，使正对面积减少，电容将减少

C、 在下板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大

D、在下板的内表面上放置一面积和极板相等，厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大

2、平行板电容器的动态分析

例3、水平放置的`平行板电容器与一电池相连。在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止平衡状态。现将电容器两板间的距离增大，则 ( )

A.电容变大，质点向上运动 B.电容变大，质点向下运动

C.电容变小，质点保持静止 D.电容变小，质点向下运动

例4、在右图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接，极板B接地。若极板B稍向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是( )。

(A)两极板间的电压不变，极板上的电量变小

(B)两极板间的电压不变，极板上的电量变大

(C)极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变小

(D)极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变大

例5、两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置，构成一平行板电容器，与它相连接的电路如图所示，接通开关K，电源即给电容器充电.( )

A 保持K接通，减小两极板间的距离，则两极板间电场的电场强度减小

B 保持K接通，在两极板间插入一块介质，则极板上的电量增大

C 断开K，减小两极板间的距离，则两极板间的电势差减小

D 断开K，在两极板间插入一块介质，则两极板间的电势差增大

4、电容器的充放电过程

例6、如图所示，是一个由电池，电阻R与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中( )

A、 电阻R中没有电流 B、电容器的电容变小

C. 电阻R中有从a流向b的电流 D、电阻R中有从b流向a的电流

5、电容器的实际应用

例7、传感器是一种采集信息的重要器件，如下图所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力F作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生形变，引起电容的变化，将电容器、灵敏电流计和电源串联成闭合电路那么 ( )

A、当F向上压膜片电极时，电容将增大

B、当F向上压膜片电极时，电容将减少

C、若电流计有示数，则压力F发生变化

D、若电流计有示数，则压力F不发生变化

6、带电粒子在平行板电容器中的平衡，加速、偏转

例8、如图所示,两板间距为d的平行板电容器与一电源连接,开关K闭合,电容器两极板间有一质量为m,带电量为q的微粒静止不动,下列各叙述中正确的是( )

A、 微粒带的是正电

B、 电源电动势的大小等于mgd/q

C、 断开开关K，微粒将向下运动

D、 保持开关K闭合，把电容器两极板距离增大，微粒将向下做加速运动

例9、一平行板电容器的电容为C，两极板的距离为d，上极板带正电，电量为Q，下极板带负电，电量为Q，他们产生的电场在很远处的电势为零，两个带异号电荷的小球用一绝缘刚性杆相连，小球的电量都为q。杆长为l，且l

A、Qlq/Cd B、0 C、(d-l)Qq/Cd D、Clq/Qd

例10、如图所示，。两平行金属板竖直放置，带有等量异号电荷电荷量为Q，两板的距离为d，一个带电的微粒位于两金属板上端的中点处，无初速释放，最后落在某一金属板上，下面说法正确的是( )

A、 微粒的运动轨迹是抛物线

B、 如果保持其他条件不变，只使两板的距离d减小，

则微粒在电场的运动的加速度将变大

C、 如果保持其他条件不变，只使两板的距离d减小，则微粒在电场的运动的时间将变小

D、 如果保持其他条件不变，只使两板所带电荷量Q变小，微粒仍打在极板上，则微粒在电场的运动的加速度将变大

强化练习：

1、如图所示，D是一只理想二极管，电流只能从a流向b，而不能从b流向a.平行板电容器的A、B两极板间有一电荷，在P点处于静止状态.以E表示两极板间的电场强度，U表示两极板间的电压，Ep表示电荷在P点的电势能.若保持极板B不动，将极板A稍向上平移，则下列说法中正确的是

A.E变小 B.U变大

C.Ep不变 D.电荷仍保持静止

2、如图所示，相距为d的两平行金属板水平放置，开始开关S合上使平行板电容器带电.板间存在垂直纸面向里的匀强磁场.一个带电粒子恰能以水平速度v向右匀速通过两板间.在以下方法中，要使带电粒子仍能匀速通过两板，(不考虑带电粒子所受重力)正确的是 ( )

A.把两板间距离减小一倍，同时把粒子速率增加一倍

B.把两板的距离增大一倍，同时把板间的磁场增大一倍

C.把开关S断开，两板的距离增大一倍，同时把板间的磁场减小一倍

D.把开关S断开，两板的距离减小一倍，同时把粒子速率减小一倍

3、(南京市届高三质量检测)在探究平行板电容器的电容与哪瞟因素有关的实验中，一已充电的平行板电容器与静电计连接如图所示。已知静电计指针张角随着电容器两极间的电势差的增大而增大。现保持电容器的电量不变，且电容器B板位置不动。下列说法中正确的是( )

A.将A板向左平移，则静电计指针张角增大

B.将A板向左平移，则静电计指针张角增小

C.将A板竖直向上平移，则静电计指针张角减小

D.将A板竖直向上平移，则静电计指针张角增大

4、(宿迁市～高三年级第一次质量调研)平行板电容器的两板A、B接于电池两极，一带正电小球用绝缘细线悬挂在电容器两板之间，细线与竖直方向夹角为，如图，那么( )

A.保持电键S闭合，仅将A板向B板靠近，则减小

B.保持电键S闭合，仅将A板沿极板方向下移少许，则不变

C.电键S断开，仅将A板靠近B板，则增大

D.电键S断开，仅将A板远离B板，则减小

5、如图所示，C为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板;a板接地;P和Q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球;P板与b板用导线相连，Q板接地。开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度a。在以下方法中，能使悬线的偏角a变大的是

A.缩小a、b间的距离

B.加大a、b间的距离

C.取出a、b两极板间的电介质

D.换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质

6.如图1.4-12所示，电子由静止开始从A板向B板运动，当到达B板时速度为v，保持两板间电压不变，则( )

A.当增大两板间距离时，v也增大

B.当减小两板间距离时，v增大

C.当改变两板间距离时，v不变

D.当增大两板间距离时，电子在两板间运动的时间也增大

7、一个初动能为Ek的带电粒子，以速度V垂直电场线方向飞入两块平行金属板间，飞出时动能为3Ek.如果这个带电粒子的初速度增加到原来的2倍，不计重力，那么该粒子飞出时动能为 ( )

A. 4 Ek B. 4.5 Ek C. 6 Ek D. 9.5 Ek

8.图中所示是一个平行板电容器，其电容为C，带电量为Q，上极板带正电。现将一个试探电荷q由两极板间的A点移动到B点，如图所示。A、B两点间的距离为s，连线AB与极板间的夹角为30，则电场力对试探电荷q所做的功等于( )

A. B. C. D.

9.一平行板电容器的电容为C，两板间的距离为d，上板带正电，电量为Q，下板带负电，电量也为Q，它们产生的电场在很远处的电势为零。两个带异号电荷的小球用一绝缘刚性杆相连，小球的电量都为q，杆长为l，且l

A. B.0

C. D.

10、如图所示，将平行板电容器两极板分别与电池正、负极相接，两板间一带电液滴恰好处于静止状态.现贴着下板插入一定厚度的金属板，则在插入过程中 ( )

A.电容器的带电量不变

B.电路将有顺时针方向的短暂电流

C.带电液滴仍将静止

D.带电液滴将向上做加速运动

11.一平行板电容器的两个极板水平放置，两极板间有一带电量不变的小油滴，油滴在极板间运动时所受空气阻力的大小与其速率成正比。若两极板间电压为零，经一段时间后，油滴以速率v匀速下降：若两极板间的电压为U，经一段时间后，油滴以速率v匀速上升。若两极板间电压为-U，油滴做匀速运动时速度的大小、方向将是

A.2v、向下 B.2v、向上C.3v、向下 D.3v、向上

12.如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源(内阻不计)连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离 ( B )

A.带点油滴将沿竖直方向向上运动

B.P点的电势将降低

C.带点油滴的电势将减少

电容器充放电教案 第8篇

超级电容是20世纪七八十年代发展起来的一种介于电池和传统电容器之间的新型储能器件, 它与常规电容器不同, 其容量可达到法拉级甚至几千法拉。作为一种理想的新型能源器件, 超级电容具有非常高的功率密度, 电容器的功率密度可为电池的10～100倍, 可以在短时间内放出几百到几千安培的电流, 非常适合用于短时间高功率输出的场合;使用寿命长, 充放电可达几十万次以上;充电速度快, 由于超级电容的特点, 在绿色环保、清洁能源、混合动力等众多领域有着巨大的应用价值和潜力[1]。

本文提出并研制了超级电容充放电实验系统, 该实验系统包括超级电容充放电实验平台控制部分 (产品:太阳能爆闪灯) 、超级电容实验数据测量部分 (下位机) 、上位机三部分。超级电容充放电实验平台部分通过单片机控制超级电容的充放电, 实验数据测量部分采用基于ARM的通用型测量模块将超级电容状态信息传递给上位机, 上位机进行数据处理以及分析。本系统测量精度高、性能稳定, 可对超级电容的充放电特性进行测量、分析, 对了解超级电容特性的研究有重要意义。

2 超级电容充放电实验控制部分设计

2.1 充放电实验控制电路设计

超级电容充放电实验采用太阳能作为充电设备、爆闪灯作为负载, 并将超级电容 (4节串联) 和蓄电池特性进行对比。如图1所示, 控制电路根据蓄电池和超级电容的电压来控制继电器1、继电器2选择充电对象, 控制继电器3来选择放电设备 (蓄电池或者超级电容) 。控制电路检测超级电容电压, 当超级电容电压大于12 V, 断开继电器2, 停止给超级电容充电。闭合继电器1, 太阳能板给蓄电池充电。当蓄电池电压大于13 V, 断开继电器1, 停止给蓄电池充电。当检测超级电容电压大于2 V, 超级电容通过升压DC给爆闪灯供电。当检测到超级电容电压小于2 V, 通过蓄电池给爆闪灯供电。检测蓄电池电压, 当蓄电池电压小于11 V, 停止蓄电池给爆闪灯供电。

控制电路处理器选择STC12C5201AD系列单片机, 该系列单片机除具有高速、宽电压、低功耗设计、超强抗干扰、ISP/IAP的优点外, 对于本系统STC12C5201AD具有八通道、八路AD, 可对蓄电池、超级电容多点电压进行检测, 根据检测电压进行控制, 精度可满足要求;STC12C5201AD具有PWM输出端口, 单片机通过PWM输出方式控制超级电容输出到负载 (爆闪灯) 。

2.2 升压DC/DC电路设计

根据爆闪灯负载的特点, 当超级电容电压降低, 希望还能够驱动负载, 对负载的输出稳定, 这对超级电容的应用来说非常重要, 因此, 超级电容电压通过DC/DC电路后输出给负载。

DC/DC升压电路如图2所示, 升压电路采用美信公司的MAX1771[2], 该控制器采用独特的控制方案, 结合PFM (脉冲频率调制) 及PWM (脉冲宽度调制) 的优越性, 提供一个高效、较宽电压调节范围的电源。该控制器采用的是一种改进型的限流PFM控制方式, 控制电路限制电感充电电流, 使其不超过某一峰值电流。既保持了传统PFM的低静态电流, 同时在较重负载下也具有很高的效率, 而且由于限制了峰值电流, 采用很小体积的外围元件就可获得满意的输出纹波。

3 数据测量部分设计

超级电容实验平台需要测试多个电容的串并联特性, 数据测量部分有多个输入信号, 信号范围也不固定, 为了适应不同的测量情况, 设计了一种通用型的多路数据测量模块。它可接收不同电压范围信号, 输入量程范围可通过软件设置, 可测量温度, 支持MODBUS协议。

数据测量部分是基于ARM微处理器的嵌入式硬件平台和μC/OS-Ⅱ的嵌入式软件平台, 综合了嵌入式平台的各种软硬件资源进行设计。数据测量部分结构如图3所示, 输入信号经过两片模拟多路开关MAX338组成差分电路, 通过模数转换器AD7710转换 (带有可编程放大器) , 送给嵌入式微处理器LPC2132, 再通过RS485/RS232转换送入上位机。

3.1 嵌入式微处理器LPC2132简介

微控制器是智能仪表的核心部件, 它的结构、性能对仪表的性能有很大的影响。数据测量部分采用PHILIPS公司的LPC2132单片机[3]。它是一种高性能、低功耗、低成本的32位的新型微控制器, 基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI-S CPU, 并带有16 KB的片内静态RAM和64 KB嵌入的高速Flash存储器。

3.2 24位A/D转换器AD7710

模数转换器是模拟输入通道中的关键器件。它实现了被测控对象的模拟信号转换成计算机可以接收处理的数字量信号。AD7710是Analog Device公司生产的24位高精度Sigma-Delta模/数转换器件。AD7710的主要优点是:片内自带有可编程的差分放大器, 这就使得AD7710能直接获得不同范围的电压信号 (可以在片内调整到适当的范围) ;AD7710带有控制寄存器 (它能够控制滤波器的截止频率、输入增益、选择信道、信号极性和校准模式) , 这使得AD7710易于与微控制器相配合使用;AD7710精确度高, 而且它的内部自校正能够消除温漂影响, 它还能消除零量程和满量程误差[4]。

AD7710的实际应用接口电路如图4所示。在实际的AD7710使用时, 其工作状态设定为:外部时钟计数模式、外部信号差分输入、滤波器频率设置为50 Hz, 选择自校正模式, 输入通道为0, 输出16位字长, 差分输入。时钟计数模式需要通过硬件设置选择, MODE引脚接低电平选择外部时钟计数模式。其他状态的设定通过写状态控制寄存器来选定。

3.3 测量部分软件设计及通信协议

下位机软件的开发以嵌入式开发平台为基础, 以任务为主脉络, 以实时性为优先级的主要依据。基于μC/OS-Ⅱ操作系统的编写应用程序是以“任务”为模块的, 首先对μC/OS-Ⅱ和目标板进行初始化, 然后是多任务的创建。本系统创建的主要任务有:数据处理任务、A/D采样转换任务、串口通信任务、参数设置任务等[5]。串行通信的流程图如图5所示。

数据测量部分电路具有RS-485串行通信接口, 用于外部通讯, 通过RS485/RS232转换可与上位机等进行数据通信。为提高串行通信的可靠性, 在设计串行通信软件时, 制定了一套合理的通信协议来协调总线上的数据通信。这里采用的是数据包通信方式, 规定通信数据是成帧发送的。其中, 命令帧标识不同的响应;地址帧指明从机接收地址或发送数据的从机号;数据帧是要传输的数据字节;校验帧采用校验和的方式来检验这次数据传输和接收的正确性;结束帧表明数据传送完毕;应答帧表明从机接收上位机写入命令完成。例如, 上位机要读取地址为AA的输入模块的通道N的采样数据值。

上位机命令为:#AANundefined

输入模块返回为:

有效命令应答:undefined

无效命令应答:!AA (cr)

4 上位机PC软件的设计

考虑到系统的运行效率和功能的扩张, 以及软件的成本, 采用VC++编写上位机软件。VC++对于实时多任务应用的开发相当适合, 它继承了C语言灵活快速的特点, 又继承了C++关于对象编程的概念, 并且提供了图形设备和多任务编程的方便接口, 这些特点非常适合上位机软件的开发[6]。

4.1 上位机软件的总体设计

上位机软件主要实现的功能有通信线程通过通信接口从下位机采集数据, 主线程完成电容蓄电池电压显示、电容实时曲线的显示、历史曲线的显示、参数设置、数据记录、历史记录浏览以及打印报警等功能。

上位机软件的实时曲线界面如图6所示, 实时曲线界面可以显示当前超级电容状态数据以及曲线数据, 当曲线超出右边边界、软件刷新屏幕以及时间轴, 曲线重新从左到右显示。实时曲线界面提供查询功能, 在曲线界面上单击鼠标, 可以实时地显示查询时间、查询时间的超级电容状态。

上位机软件中有不同的任务同时运行, 为了不让一个任务执行的时候, 阻塞别的任务, 在设计中充分利用了Windows系统允许多进程、多线程的编程特点。

在程序设计中我们利用了VC++面向对象的设计思想, 我们把下位机看成一个对象, 有关的数据结构及其操作完全封装在CData类中;通信的数据以及操作封装在CSerial类中等。面向对象的程序设计思想使人们的编程与实际的世界更加接近, 所有的对象被赋予属性和方法, 结果编程就更加富有人性化;面向对象思想设计的结构, 可读性高, 由于继承的存在, 即使改变需求, 那么维护也只是在局部模块, 所以维护起来是非常方便和较低成本的, 为软件开发和调试也带来了极大的方便。

4.2 定时器与多线程

由于上位机要定时采样实验数据, 在编程时, 需要使用到定时器。使用定时器只需要调用CWnd成员函数SetTimer, 然后在ClassWizard的帮助下, 为产生的WM_TIMER消息提供一个消息处理函数。一旦用以毫秒指定的周期启动了计时器, 就将向窗口连续不断地发送WM_TIMER消息, 我们为其增加WM_TIMER的消息处理函数OnTimer即可[7]。

在CMainView的构造函数中调用SetTimer函数:

SetTimer (1, 1000, NULL) ; //一个1 s触发一次的定时器

在CMainView中获得WM_TIMER消息, 在OnTimer函数中进行处理, 本程序中主要是定时恢复挂起的辅助线程。

void CMianView::OnTimer (UINT nIDEvent)

{

GetDocument () ->UpdateAllViews (NULL) ;//更新视图

GetDocument () ->m_pThread->ResumeThread () ; // 恢复线程运行

}

上位机软件的进程分成两个线程:主线程 (用户界面线程) 和通信线程 (辅助线程) 。主线程定时启动通信线程, 通信线程执行完一次通信任务后挂起。主线程能够提供界面和用户交互, 通常用于处理用户输入并响应各种事件和消息, 而通信线程主要用来进行上位机下位机之间的通信、数据保存等功能。主线程由AppWizard生成, 要创建一个线程, 需要调用函数AfxBeginThread, 无论是辅助线程还是用户界面线程, 都需要指定额外的参数以修改优先级、堆栈大小、创建标志和安全特性等。在启动通信线程之前, 必须为线程的主程序编写一个全局函数。在辅助线程中, 我们要采集下位机数据、保存数据和采样时间, 然后挂起线程, 等待定时器OnTimer函数恢复线程。

5 结束语

社会越来越关注环境保护问题, 为超级电容的发展提供了契机。我国近几年掀起了超级电容的研究热潮, 目前很少有实用化的超级电容产品出现。超级电容充放电试验平台的建立, 为研究超级电容的特性提供了保障。利用超级电容替代蓄电池作为储能设备的太阳能爆闪灯在高速公路经过长时间测试, 根据用户反馈情况看, 性能非常优良。基于ARM的超级电容实验数据测量部分, 具有很强的通用性, 在此基础上, 可以测量当负载换成电机, 超级电容的特性, 使之能够满足电动汽车启动、加速等高功率输出的需要。

参考文献

[1]刘志祥.超级电容器相关技术研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2002.

[2]王水平.DC/DC变换器集成电路及应用[M].西安:电子科技大学出版社, 2006:200-230.

[3]周立功.深入浅出ARM7 (上册) [M].北京:北京航空航天大学出版社, 2005:5-9.

[4]纪宗南.集成A/D转换器应用技术和实用线路[M].北京:中国电力出版社, 2009:56-89.

[5]LABROSSE J J.嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ[M].邵贝贝, 译.北京:北京航空航天大学出版社, 2006:34-40.

[6]侯杰.深入浅出MFC[M].武汉:华中科技大学出版社, 2001:339-408.