电工学第二章

1、安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授 课 章 节 第二章 磁与电磁的基本知识 第一节 电流的磁场及其基本物理量教 学 目 的1、了解直线电流、环形电流所产生的磁场，会用安培定则（右手定则）判断磁场的方向。2、理解磁感应强度、磁通和磁导率的概念。重 点 与 难 点教学重点电磁感应、安培定则教学难点 磁场的主要物理量教 学 方 法 讲授法、讲练结合教 学 手 段教 学 过 程时 间 分 配教 学 内 容学时数教学过程设计 复习提问 组织教学 引入新课 讲授新课 课堂小结 布置作业实 验思考题及作业题教 后 感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教 学 内 容教法提示及备注第一节 电流的磁

2、场及其基本物理量一、 电流的磁场 实验表明，产生磁场的根本原因是电流。磁的几个基本概念1、磁性：能够吸引铁、镍、钴及其合金的性质。2、磁体：具有磁性的物体，也称磁铁。3、磁极：磁体两端磁性最强的部分。任何磁体都具有两个磁极，分别是北极（N）和南极（S）。4、磁极间的相互作用力：同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。5、磁场：磁体周围空间中存在着的一种特殊物质。磁极间的作用力就是通过磁场传递的。6、磁感线：为了形象地描述磁场分布而画出的一些有方向的曲线。7、磁感线的3个特点：磁感线是互不交叉的闭合曲线；在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极。磁感线上任一点的切线方向，就是该点的磁场方向

3、。第 页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教 学 内 容教法提示及备注磁感线越密，磁场越强；磁感线越疏，磁场越弱。通电导体周围产生磁场的现象称为电流的磁效应。其磁场方向用右手螺旋定则（安培定则）来判断。1、直线电流产生的磁场方向：用右手握住导线，让伸直的大拇指指向电流方向，则四指弯曲的方向就是磁感线的环绕方向。2、环形电流（螺线管）产生的磁场方向：右手握住通电螺线管，让弯曲的四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是磁场的北极方向。二、磁场的基本物理量1、磁感应强度（B）在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力F与电流I和导线长度L的乘积IL的比值称为该处的磁感应强度，用B表示，即B

4、=F/IL。单位是特斯拉，简称特（T）。磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及方向的物理量。 B的大小也等于通过垂直于磁场方向单第 页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教 学 内 容教法提示及备注位面积的磁力线数目，B的方向用右手螺旋定则确定。2、磁通（）磁通是反映磁场在某一范围内的分布及变化情况的物理量。均匀磁场中磁通等于磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，即=BS。单位是韦伯(Wb)。3、磁导率（）磁导率表示物质的导磁性能，单位是亨/米(H/m)。真空的磁导率为O=410-7H/m。将物质磁导率与真空磁导率的比值称为相对磁导率（r），则r =/O4、磁势 要使电路中产生电流必

5、须有电源电动势，同样，要使线圈中产生磁通必须要有磁势。我们把电流与线圈匝数的乘积叫磁势（Fc），即： Fc=NI磁势的单位是安匝。磁势愈大，产生的磁通愈大，说明磁场愈强。第 页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授 课 章 节 第二节 铁磁材料的磁性能和分类教 学 目 的 了解铁磁材料的磁性能及分类。重 点 与 难 点教学重点铁磁材料的磁性能教学难点 铁磁材料的磁性能教 学 方 法 讲授法、讲练结合教 学 手 段教 学 过 程时 间 分 配教 学 内 容学时数教学过程设计 复习提问 组织教学 引入新课 讲授新课 课堂小结 布置作业实 验思考题及作业题教 后 感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教

6、案（附页）教 学 内 容教法提示及备注第二节 铁磁材料的磁性能和分类一、铁磁材料的磁性能1、高导磁性 铁磁材料的磁导率很高，可达数千、数万值，如铁、钢、镍、钴等，若把它们作为线圈中的铁芯，则在外磁场的作用下（线圈通入电流所产生的磁场）铁芯被强烈磁化，使铁芯内的分子电流所产生的方向杂乱无章的磁畴逐渐偏转到外磁场同方向上，因而使铁磁材料内部的磁感应强度大大增加。所以，电机、变压器、电器及接触器等电气设备都采用铁磁材料作铁芯。这样可以较小的电流或较少的线圈匝数产生很强的磁场。利用优质的铁磁材料可使同一容量的电机体积、重量减小。2、磁饱和性 铁磁材料在磁化的过程中，铁磁材料中的分子电流所产生的磁场不会

7、随外磁场的增加而无限制地增强。 实验证明，硅钢片的磁通密度B最大，导磁性能最好，所以电机、变压器的铁芯都用硅钢片叠成。第 页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教 学 内 容教法提示及备注3、磁滞性当铁磁材料磁化后，使线圈中电流减到零，外磁场消失，但铁磁材料内部部分排列整齐的磁畴不会恢复到原来的状态，还会剩留一部分附加磁场，称为剩磁。消除这部分剩磁可在线圈中通入反向电流，产生反向磁场强度，称为铁磁材料的矫顽力。当铁芯线圈中通入交变电流时，铁芯就被反复磁化。在反复磁化的过程，B的变化滞后于H的变化，即H到零值，但B要滞后一点时间到零值，这就是磁滞性。二、铁磁材料的分类铁磁材料可分为两大类：1

8、.软磁材料：如硅钢片、铸钢、铸铁。这类材料的导磁系数大，剩磁与矫顽力小，易磁化和去磁，因而磁滞损耗小。常用于做高频变压器及脉冲变压器的铁芯和用在交流仪表中。2.软磁材料：如碳钢、钴钢、铁钴镍合金。这类材料的剩磁与矫顽力大，有很强的剩磁场。生产中需要的各种磁钢就是用此类材料制成。第 页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授 课 章 节 第三节 磁路及磁路欧姆定律教 学 目 的 了解磁路及其欧姆定律，掌握简单的磁路计算。重 点 与 难 点教学重点磁路欧姆定律教学难点 磁路欧姆定律教 学 方 法 讲授法、讲练结合教 学 手 段教 学 过 程时 间 分 配教 学 内 容学时数教学过程设计 复习提问

9、 组织教学 引入新课 讲授新课 课堂小结 布置作业实 验思考题及作业题教 后 感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教 学 内 容教法提示及备注第三节 磁路及磁路欧姆定律一、磁路在生产实践中，电机、变压器、断电器及接触器等电气设备都是用铁磁材料做铁芯，这样可以以较小的电流和匝数产生很强的磁场。由于铁芯的磁导率比周围空气或其他物质的磁导率高，因此磁通差不多全部经过铁芯而形成一闭合回路，这种人为造成磁通的路径称为磁路。二、磁路欧姆定律 在磁路中虽然大部分磁力线通过铁芯闭合，但还有很少一部分磁力线经过空气隙或其他材料闭合。假设绕在铁芯上的线圈为N匝，通以恒定电流I，铁芯截面积为S，磁路平均长度为

10、L，则磁路的磁场强度为： H=NI/L第 页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教 学 内 容教法提示及备注铁芯中的磁通为： =BS因为B=uH，代入上式得： =uBS=uIN/LS=IN/RM式中 RM-磁路的磁阻，RM=L/u S磁路欧姆定律为： 磁通=磁势/磁阻从磁路的欧姆定律可知，铁芯中的磁通与磁势成正比，与磁路的磁阻成反比。要使磁阻减小，可以增大铁芯截面，采用到磁性能好的铁磁材料。三、磁路的简单计算 在磁路中，磁路的磁阻相当于电路的电阻，磁势相当于电动势，磁通相当于电流， RM=HL称为磁压降，相当于电压降。这样可以把磁路化成电路的形式，像欧姆定律一样来计算。第 页安阳鑫龙煤业（

11、集团）技工学校教案（内页）授 课 章 节 第四节 磁场对通电导体的作用力教 学 目 的掌握电流在磁场中受电磁力作用的知识，会用左手定则判断电磁力的方向。重 点 与 难 点教学重点安培定则、左手定则教学难点 安培定则、左手定则教 学 方 法 讲授法、讲练结合教 学 手 段教 学 过 程时 间 分 配教 学 内 容学时数教学过程设计 复习提问 组织教学 引入新课 讲授新课 课堂小结 布置作业实 验思考题及作业题教 后 感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教 学 内 容教法提示及备注第四节 磁场对通电导体的作用力一、对载流直导线的作用力把1根通有电流I的导线垂直放入均匀磁场中，载流导线在磁场中

12、受力F的大小与磁通密度B、导线电流I及导线有效长度L成正比。F=BIL。单位牛（N）如果导线以任意方向存放在磁场中，求载流导线所受到的电磁力时，可将导体按投影法则，分解为与磁场垂直的分量和平行的分量，称垂直分量为导体的有效长度，即： F=BIL sin式中，-直导体与磁场方向的夹角。 电磁力的方向：左手定则判断。平伸左手，使大拇指与其余四指垂直，让磁感线垂直穿入掌心，并使四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是电磁力的方向。 参照课本例题进行练习。第 页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教 学 内 容教法提示及备注二、载流平行导体间的作用力通入同方向电流的平行导线相互吸引；通入反方向电流

13、的平行导线相互排斥。如图所示：（右手定则判断磁场方向、左手定则判断电磁力方向）两根平行放置的载流导线，它们各自处于另一根载流导线的磁场中，它们之间有相互作用力产生。根据左手定则可知，当两根平行导体中的电流方向相同时，两导线相互吸引；当两根导线中的电流方向相反时，两根导线相互排斥。第 页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（内页）授 课 章 节 第五节 电磁感应教 学 目 的理解电磁感应的概念，掌握楞次定律和法拉第电磁感应定律。理解自感系数和互感系数的概念，了解自感现象和互感现象的应用，会判断和测定互感线圈的同名端。重 点 与 难 点教学重点电磁感应教学难点 电磁感应教 学 方 法 讲授法、讲练结合

14、教 学 手 段教 学 过 程时 间 分 配教 学 内 容学时数教学过程设计 复习提问 组织教学 引入新课 讲授新课 课堂小结 布置作业实 验思考题及作业题教 后 感安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教 学 内 容教法提示及备注第五节 电磁感应一、电磁感应现象当导体相对磁场切割磁感线运动，或在导体包围的面积中磁通发生变化时，导体中将产生感应电动势，这种现象叫做电磁感应现象。导线切割磁力线产生感应电动势的大小与磁感应强度、导线有效长度、掉线移动速度和导线切割方向与磁力线方向的夹角有关，即： e=BLvsin式中 e-感应电动势，V； B-磁感应强度，T； v-导线移动速度，m/s; -导线切

15、割方向与磁力线方向的夹角，（）。 当=900时，感应电动势最大。 感应电动势的方向可用右手定则来确定。二、楞次定律感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。楞次定律有两层含义：第 页安阳鑫龙煤业（集团）技工学校教案（附页）教 学 内 容教法提示及备注若原增大，则感与原方向相反。（增反）若原减小，则感与原方向相同。（减同）三、自感和互感1、自感现象实验：如下图a)所示合上开关，HL2比HL1亮得慢；b)图所示断开开关，灯泡闪亮一下才熄灭。像这种由于流过线圈本事的电流发生变化而引起的电磁感应现象称为自感现象，简称自感。2、自感系数（电感）自感系数是一个衡量线圈产生自感磁通能力的物理量。用L表示，即L=N/I