（中职)电工技术基础与技能项目五电子教案.docx

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1、项目五 电磁应用技术任务一 认知磁现象（2课时）学习目标掌握磁的基本知识，理解磁的基本概念。一、磁的基本概念1.磁性物质具有吸引铁、镍、钴等物质的性质称为磁性。2.磁体具有磁性的物体称为磁体。磁体根据来源不同可分为天然磁体和人造磁体，人造磁体根据形状不同可分为条形磁铁、针形磁铁、U形磁铁等。3.磁极磁体上磁性最强的区域称为磁极。任何物体都有两个磁极，分别为南极（S）北极（N）。两磁体的磁极间具有相互作用，即同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。应用：指南针、磁悬浮列车。二、磁场与磁力线规定在磁场中某一点自由旋转的小磁针静止时北极所指的方向为该点的磁场方向。描述磁场的几个物理量如下：1.磁力线为了

2、形象地描述磁场这一概念，引入磁力线（磁感线）的概念。磁体周围存在的磁力作用空间称为磁场。我们规定：在磁体外部，磁力线由N极指向S极；在磁体内部，由S极指向N极。在曲线上任意一点切线方向就是小磁针在磁力作用下静止时N极所指方向。通常以磁力线方向来表示磁场方向。用磁力线的疏密来描述磁场的强弱，磁力线越密集，磁场越强，反之越弱。2.磁感应强度垂直通过单位面积的磁力线的数目称为该点的磁感应强度，用字母B表示，单位为特斯拉，简称特（T）。3.磁通量垂直通过某一面积上的磁力线的总数称为通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母表示，单位为韦伯，简称韦（Wb）。匀强磁场磁通量为 =BS （5-1）任务二 认知电流

3、的磁场（2课时）学习目标（1）理解磁现象的电本质电流的磁效应。（2）掌握右手螺旋定制，学会判断电流产生磁场的方向。电流的周围存在磁场，即电流的磁效应。通电导体产生的磁场方向可以用右手螺旋法则（安培定则）来判断。右手螺旋法则（安培定则）内容：1.直导体电流的磁场用右手握住通电导体，让拇指指向电流方向，则弯曲的四指的指向就是磁场方向。2.螺线管电流的磁场用右手握住螺旋管，弯曲的四指指向线圈的电流方向，则拇指方向就是螺旋管内部磁场的方向。利用电流的磁效应可以制成磁悬浮列车、电动机定子、低压电器的电磁系统、电磁铁、电磁起重机、磁性工作台等。任务三 感知电磁力（2课时）学习目标（1）理解电磁力的概念。（

4、2）学会计算电磁力的大小，学会判断电磁力的方向。（3）掌握电磁力的应用。一、磁场对载流导体的作用我们把载流导体在磁场中所受的作用力称为电磁力，用F表示。根据这一原理制成了电动机。实验证明：电磁力F的大小与导体电流大小、导体在磁场中的有效长度及载流导体所在位置的磁感应强度成正比。即 F=BILsin (5-2)式中，F为导体受到的电磁力，N；B为磁感应强度，T；I为导体中的电流强度，A；L为导体有效长度，m；为直导体与磁感应方向夹角。当导体垂直于磁感应强度的方向时，导体受到的电磁力最大；与导体平行时不受力。载流导体在磁场中受到的电磁力的方向可以用左手定则判断。左手定则内容是：伸平左手，拇指与四指

5、垂直并在一个平面上，让磁力线穿过手心，四指指向电流方向，则拇指所指方向是导体受力方向。二、磁场对通电矩形线圈的作用根据磁场对通电矩形线圈的作用制成了很多电气设备和仪表，如直流电动机、直流电压表、直流电流表、万用表等。怎么才能使线圈连续旋转？在直流电动机中加入换向器，使得电动机始终瞬时针旋转。*任务四 认知铁磁材料（2课时）学习目标（1）了解不同的铁磁材料的特性，掌握其用途。（2）理解磁化、磁滞现象。一、 铁磁物质的磁化原来不具有磁性的物质，在外磁场作用下产生磁性的现象，称为磁化。二、 磁化曲线铁磁物质从完全无磁状态进行磁化的过程中，磁感应强度B将按照一定规律随外磁场强度H的变化而变化，这种B-

6、H关系曲线称为磁化曲线。三、磁滞回线如图5-24（a）所示（上面那个实验图标号），当铁磁材料在交变磁场中进行反复磁化时，可以得到图5-26所示的磁滞回线。通过反复磁化得到的B-H曲线SRDS称为磁滞回线。铁磁材料在反复磁化过程中，B的变化总是滞后于H的变化，这一现象称为磁滞。四、铁磁材料的分类1.软磁材料软磁材料指剩磁和矫顽力都很小的铁磁材料。可用来制造电动机、变压器、继电器的铁心等。软磁材料主要有坡莫合金、铸钢、硅钢等。2.硬磁材料硬磁材料指指剩磁和矫顽力都很大的铁磁材料。硬磁材料适用于制作永磁铁，主要有钨钢、钴钢、铬钢、铝镍钴合金等。3.矩磁材料矩磁材料的磁滞回线形状如矩形。矩磁材料主要用

7、来制作记忆元件，如存储器的磁芯等。*任务五 认知磁路与磁路欧姆定律（2课时）学习目标（1）掌握磁路的基本概念。（2）掌握磁路欧姆定律。一、 磁路的基本概念1.磁路磁通经过的闭合路径称为磁路。2.磁动势通电线圈的电流和线圈匝数的乘积，称为磁动势（磁通势），用符号Fm表示，单位为安培（A）。Fm=NI （5-3）式中，N为线圈匝数；I为通过线圈的电流，A。3.磁阻磁通通过磁路时所受到的阻碍作用称为磁阻，用符号Rm表示。磁阻的大小与构成磁路的材料的性质有关，且与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积S成反比： （5-4）式中，为磁导率，H/m；l为磁路长度，m；S为磁路横截面积，m2。二、磁路欧姆定律

8、磁路中的磁通等于作用在该磁路上的磁动势Fm除以磁路的磁阻Rm，这就是磁路的欧姆定律。写成公式即 （5-5）任务六 感知电磁感应现象（2课时）学习目标（1）了解电磁感应现象，掌握产生感应电流的条件。（2）掌握楞次定律，学会用楞次定律判断感应电流的方法。（3）掌握右手定则，学会用右手定则判断感应电流的方法。一、电磁感应现象如图5-32所示，将磁铁插入线圈，或把磁铁从线圈中拔出，观察电流表指针的偏转情况。大量实验证明：当闭合线圈中的磁通发生变化或导体相对于磁场运动而切割磁力线时，在导体或线圈中都会产生电动势。若线圈或导体构成闭合回路，则导体或线圈中将产生电流。这种由于磁通变化而在导体或线圈中产生感应

9、电动势的现象称为电磁感应。由电磁感应产生的电动势称为感应电动势（感生电动势），由感应电动势引起的电流称为感应电流（感生电流）。只要穿过闭合电路的磁通发生变化，闭合电路中就有电流产生。这就是发生电磁感应现象的条件。二、法拉第电磁感应定律与楞次定律1.法拉第电磁感应定律线圈中感应电动势的大小与穿过线圈的磁通变化率成正比，这个规律称为法拉第电磁感应定律。设t时间内通过线圈的磁通量为，则单匝线圈中产生的电动势的平均值为 （5-6）对于N匝线圈，其感应电动势为 （5-7）式中，e为在t时间内产生的感应电动势，V；N为线圈匝数；为线圈中的磁通变化量；t为磁通变化所需要的时间，s。法拉第电磁感应定律说明线圈

10、中感应电动势的大小取决于线圈中磁通的变化速率，而与线圈中磁通本身的大小无关。2.楞次定律应用楞次定律可以判断线圈中感应电动势或感应电流的方向。楞次定律的内容是：当穿过线圈的磁通变化时，感应电流的磁通总是阻碍原磁通的变化。使用楞次定律判断感应电流的方向。（1） 判断原磁通的方向及变化趋势。（2）使用楞次定律判断感应磁通的方向。根据楞次定律，感应磁通阻碍原磁通的增大，与原磁通方向相反。故感应磁通方向向上。（3）根据右手螺旋定则判断感应电流方向。3.直导体的感应电动势当直导体切割磁力线运动时，会发生电磁感应现象。对于磁感应强度为B的匀强磁场，长度为L的直导体以速度v切割磁感线运动，运动方向与磁感线方

11、向成角，则直导体中产生的感应电动势的大小为E=BLvsin 直导体切割磁感线产生感应电动势的方向用右手定则判断。右手定则内容：伸平右手，拇指与其余四指垂直，让磁感线垂直穿过掌心。拇指指向导体运动方向，则四指的方向便是感应电动势方向或感应电流方向。例5-2使用右手定则，感应电动势方向（感应电流方向）为AB。任务七 认识自感、互感和涡流现象（6课时）学习目标（1）了解自感、互感和涡流现象。（2）能够根据电磁感应定律分析通电、断电时发生自感、互感现象的原因。（3）了解自感、互感、涡流现象的应用和防止。一、 自感1.自感现象如图5-40所示。调节滑线变阻器，使两个支路的电阻值相等。观察实验现象。当线圈

12、中的电流发生变化时，线圈本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈自身电流发生变化而产生感应电动势的现象称为自感现象。在自感现象中产生的感应感应电动势称为自感电动势。2.自感系数当空心线圈中通过电流后，这个电流产生的磁场使每匝线圈具有的磁通称为自感磁通。使N匝线圈具有的磁通称为自感磁链，用字母表示。则=N (5-8)我们把线圈中通过单位电流所产生的自感磁链称为自感系数，也称自感量，简称电感，用L表示，单位为亨利，简称亨，用字母H表示，即 （5-9）式中，为由线圈自身的电流产生的自感磁链，Wb；i为通过线圈的电流，A；L为线圈的电感，H。电感是衡量线圈电流产生自感磁链

13、的能力的物理量。电感L是由线圈本身的特性决定的，只与其大小、线圈的匝数、几何形状及线圈中媒介质的磁导率有关。3.自感现象的应用自感现象在各种电气设备和无线电技术中有广泛的应用。自感线圈是交流电流的重要元件，构成RL电路、RLC电路。在无线电设备中，用它和电容组成振荡电路，来发生电磁波。自感现象也有不利的一面。在一些电工设备中，自感现象的存在造成过电压、过电流，从而使电气设备受到危害。二、 互感1.互感现象图5-43所示为互感实验电路。由于一个线圈中电流的变化，而在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感现象。由互感现象产生的电动势称为互感电动势，由互感电动势产生的电流称为互感电流。2.互感系

14、数线圈1和线圈2之间就有了磁的联系，这种联系称为磁耦合或互感耦合。为了定量表征这种互感耦合而引入互感系数的概念。当线圈1和线圈2之间有互感耦合后，这时互感磁链为=N1 (5-10)=N2 （5-11）在两个有磁耦合的线圈中，互感磁链与产生此磁链的电流的比值，称为这两个线圈的互感系数，也称互感量，简称互感，用M表示，单位和自感系数一样，也是亨利（H）。即 （5-12）通常互感系数只与两个线圈匝数、几何形状、尺寸、相对位置及媒介质磁导等率有关，与回路电流无关。3.互感电动势对于两个靠得很近的线圈，设两个线圈的互感系数为M（常数），当第一线圈的电流i1变化将在第二个线圈中产生的互感电动势为 （5-1

15、3） （5-14）上式表明，线圈中的互感电动势是与互感系数和另一线圈电流的变化率的乘积成正比。互感电动势的方向可以用楞次定律判断。4.互感的同名端互感电动势的方向不仅取决于互感磁通的变化趋势，而且与线圈的绕向有关。在电工技术中，人们采用同名端来反映磁耦合线圈的绕向。在同一变化磁通下，感应电动势极性相同的端点称为同名端。一般用符号“”表示。5.互感现象的应用互感在电力工程和无线电技术中有着广泛的应用。我们使用的各种变压器、电动机、电焊机等都是利用互感原理制成的。（1）变压器变压器是根据互感原理制成的，它把某一数值的交变电压变换为频率相同而大小不同的交变电压。变压器是供、用电系统中很重要的电气设备

16、。它可以改变交流电的电压、电流，还可以改变相位和阻抗等。三、 涡流把块状金属放在交变磁场中，由电磁感应定律可知，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，因此称为涡电流，简称涡流。涡流对一般的电器是有害的。因为它是铁心发热，产生涡流损失，造成能量的无谓消耗。铁心过热，还会影响绕在铁心上的线圈的绝缘寿命，致使设备不能正常运行。此外，涡流还具有削弱原来磁场的作用。应当采取措施，尽量减小涡流对电气设备的影响。为了减小涡流，在低频范围内，电气设备的铁心用硅钢片叠制而成。涡流有其有害的一面，也有其有利的一面。可以利用涡流产出的热量加热金属，如高频感应炉；可以利用涡流进行高频淬

17、火；可以利用涡流在中装配过程使工件获得预期的预紧力（俗称“热装”或“红套”）等。实训 验证电磁感应（2课时）一、 实训目标（1）观察电磁感应现象。（2）验证楞次定律。二、 实训器材（1）空心线圈。（2）条形磁铁。（3）开关。（4）干电池。（5）滑线变阻器。（6）微安表。三、 实训步骤1.磁铁与线圈间相对运动（1） 按照图5-48接好线路。（2） 将条形磁铁插入（拔出）线圈，观察实验现象，记录好电流方向。（3） 用楞次定律条分析条形磁铁插入（拔出）线圈时产生的感应电流方向。（4） 比较实验结果与分析结果是否相同，验证楞次定律。2.载流线圈与副线圈相对运动（1）按照图5-49接好线路。（2）原线圈插入和拔出副线圈时将条形磁铁插入（拔出）线圈，观察实验现象，记录好电流方向。（3）用楞次定律条分析形磁铁插入（拔出）线圈时产生的感应电流方向。（4）比较实验结果与分析结果是否相同，验证楞次定律。3.原线圈电流发生变化（1）将原线圈放入副线圈中。（2）改变原线圈中的电流：闭合开关；调节滑线变阻器；打开开关。观察实验现象，记录好电流方向。（3）用楞次定律分别分析闭合开关、调节滑线变阻器、打开开关时产生的感应电流方向。（4）比较实验结果与分析结果是否相同，验证楞次定律。4.讨论感应电流的大小与哪些因素有关四、实训小结略。