電工基礎(chǔ)(第二版)模塊二課件

1、課題一磁場與電流的磁效應(yīng)課題二鐵磁材料與磁路歐姆定律課題三磁場對電流的作用課題四電 磁 感 應(yīng)課題五自感和互感() 觀察永久磁體的相互作用及永久磁鐵作用下鐵屑模擬的磁場。() 掌握磁體的性質(zhì)及磁場、磁感線等物理量概念。學(xué)習(xí)目標(biāo)課題一磁場與電流的磁效應(yīng)任務(wù) 認(rèn)識磁體與磁感線某些物體能夠吸引鐵、鎳、鈷等物質(zhì)，這種性質(zhì)稱為磁性。具有磁性的物體稱為磁體。磁體 (也叫磁鐵)分為天然磁體和人造磁體兩大類。本任務(wù)的內(nèi)容是通過實(shí)驗(yàn)了解磁體基本性質(zhì)，觀察和分析永久磁鐵作用下鐵屑模擬的磁場。工作任務(wù)知識延伸一、 磁體的性質(zhì)磁體兩端磁性最強(qiáng)的部分稱為磁極。指北的磁極稱為北極 (N)，指南的磁極稱為南極 (S)。當(dāng)兩

2、個(gè)磁極靠近時(shí)，它們之間會產(chǎn)生相互作用:同名磁極相互排斥，異名磁極相互吸引。N 極和 S 極總是成對出現(xiàn)二、 磁場與磁感線所謂磁感線，就是在磁場中畫出的一些有方向的曲線，在這些曲線上，每一點(diǎn)的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向，也就是放在該點(diǎn)的磁針 N 極所指的方向 。磁鐵的磁感線) 蹄形磁體的磁感線) 條形磁體的磁感線磁感線方向與磁場方向 磁感線的方向定義如下: 在磁體外部由 N 極指向 S 極，在磁體內(nèi)部由 S 極指向 N 極。在磁場的某一區(qū)域里，如果磁感線是一些方向相同、分布均勻的平行直線，則這一區(qū)域稱為均勻磁場。均勻磁場() 觀察通電直導(dǎo)體與通電螺線管周圍磁場的情況。() 掌握電流的磁效應(yīng)及其規(guī)

3、律。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù) 探究電流產(chǎn)生的磁場本任務(wù)的內(nèi)容是通過實(shí)驗(yàn)觀察和分析通電直導(dǎo)體和通電線圈產(chǎn)生的磁場情況，學(xué)習(xí)電流的磁效應(yīng)及其規(guī)律。工作任務(wù)知識延伸不僅磁鐵能產(chǎn)生磁場，電流也能產(chǎn)生磁場，這種現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)，也就是通常所說的“動電生磁” (定向運(yùn)動的電荷形成電流產(chǎn)生磁場)。通過實(shí)驗(yàn)還可以看到，電流產(chǎn)生磁場的方向與電流的方向有關(guān)，電流越大產(chǎn)生的磁場越強(qiáng)。電流所產(chǎn)生磁場的方向可用右手螺旋定則來判斷。直線電流的磁場一、 直線電流產(chǎn)生的磁場環(huán)形電流的磁場二、 環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場() 能夠驗(yàn)證通電直導(dǎo)體在磁場中受到的電磁力和影響線圈產(chǎn)生磁場強(qiáng)弱的因素。() 理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通、磁導(dǎo)率和磁場強(qiáng)度等物理

4、量的概念。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù) 探究磁場的主要物理量本任務(wù)的內(nèi)容是通過實(shí)驗(yàn)觀察和分析通電直導(dǎo)體在磁場中受力情況；觀察和分析影響通電線圈產(chǎn)生磁場強(qiáng)弱的因素。工作任務(wù)知識延伸一、 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義如下: 在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線，所受電磁力 F 與電流 I 及導(dǎo)線有效長度 l 的乘積的比值，稱為該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用符號 B 來表示，即磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特斯拉，簡稱特 (T) 。磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，它的方向就是該點(diǎn)磁場的方向。二、 磁通磁通的定義如下: 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與垂直于磁場方向的面積 S 的乘積，稱為通過該面積的磁通 ，如圖 a 所示。 BS磁通) 平面與 B 垂直) 平面與 B 有

5、夾角三、 磁導(dǎo)率 磁導(dǎo)率就是一個(gè)用來表示各種介質(zhì) ( 材料) 導(dǎo)磁性能好壞的物理量，用符號 表示，其單位是亨利 / 米 ( H / m)。為比較介質(zhì)對磁場的影響大小，把任一物質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值稱為相對磁導(dǎo)率，用 r 表示，即四、 磁場強(qiáng)度根據(jù)相對磁導(dǎo)率大小對物質(zhì)的分類把環(huán)形線圈從真空中取出，并在其中放入相對磁導(dǎo)率為 r 的介質(zhì)后，則磁感應(yīng)強(qiáng)度增大為真空中的 r 倍，即式中: 是介質(zhì)的磁導(dǎo)率； 是磁場強(qiáng)度，其單位是 A / m。() 能夠完成旋具頭部的磁化實(shí)驗(yàn)。() 了解磁化及鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線。() 掌握鐵磁材料的分類方法及應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)課題二鐵磁材料與磁路歐姆定律任務(wù) 觀

6、察鐵磁物質(zhì)的磁化現(xiàn)象本任務(wù)的內(nèi)容是完成旋具的磁化實(shí)驗(yàn)，通過觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了解鐵磁材料的性質(zhì)。工作任務(wù)知識延伸一、 鐵磁物質(zhì)的磁化如同上面的實(shí)驗(yàn)，使原來沒有磁性的物質(zhì)具有磁性的過程稱為磁化。物質(zhì)可以看作是由許多被稱為磁疇的小磁體所組成的。鐵磁物質(zhì)的磁化二、 磁化曲線 磁化實(shí)驗(yàn)與磁化曲線三、 磁滯回線幾種鐵磁材料的磁化曲線 磁化后的旋具金屬部分，在線圈產(chǎn)生的磁場撤除后仍然具有一定的磁性，這就是剩磁現(xiàn)象。使剩磁消失的反向磁場也稱為矯頑力。磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 的變化落后于磁場強(qiáng)度 H 的變化，這一現(xiàn)象稱為磁滯。下圖 b 中的封閉曲線稱為磁滯回線。鐵心在反復(fù)磁化的過程中，由于要不斷克服磁疇?wèi)T性將損耗一定的能量

7、，稱為磁滯損耗。反復(fù)磁化和磁滯回線) 理想情況) 磁滯回線四、 鐵磁材料的分類鐵磁材料的分類() 能夠觀察并分析電磁繼電器的磁路。() 了解磁路的概念，熟悉磁路歐姆定律及其應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù) 探究磁路歐姆定律本任務(wù)的內(nèi)容就是通過對電磁繼電器結(jié)構(gòu)和動作情況的觀察分析，了解磁路的概念和電磁鐵的基本工作原理。工作任務(wù)知識延伸一、 磁路磁通所通過的路徑稱為磁路。幾種電氣設(shè)備的磁路) 磁電系儀表) 變壓器) 電動機(jī)主磁通和漏磁通全部在磁路內(nèi)部閉合的磁通稱為主磁通，部分經(jīng)過磁路周圍物質(zhì)而自成回路的磁通稱為漏磁通。二、 磁路歐姆定律. 磁動勢通常把通過線圈的電流 I 和線圈匝數(shù) N 的乘積稱為磁動勢，簡稱磁

8、勢，用 Fm 表示，即Fm N I磁動勢的單位是A。. 磁阻電路中有電阻，磁爐中也有磁阻。上式與電路的歐姆定律相似，故稱為磁路歐姆定律。三、 磁路與電路的比較磁路和電路的比較() 能通過實(shí)驗(yàn)觀察并分析磁場對通電直導(dǎo)體的作用。() 掌握磁場對通電直導(dǎo)體的作用。() 掌握磁場對通電線圈的作用。學(xué)習(xí)目標(biāo)課題三磁場對電流的作用任務(wù)探究磁場對電流的作用本任務(wù)的內(nèi)容是連接圖所示實(shí)驗(yàn)電路，完成通電直導(dǎo)體在磁場中受力情況的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和分析，以明確產(chǎn)生作用力的方向以及影響作用力大小的因素。工作任務(wù)測試影響磁場中的通電直導(dǎo)體受力情況知識延伸一、 磁場對通電直導(dǎo)體作用力的大小通常把通電導(dǎo)體在磁場中受到的作用力叫做電

9、磁力。通電直導(dǎo)體在磁場中受到的電磁力的大小可用下式表示。電流方向與磁場方向有一夾角 二、 磁場對通電直導(dǎo)體作用力的方向通電直導(dǎo)體在磁場內(nèi)的受力方向可用左手定則來判斷。左手定則三、 平行通電直導(dǎo)體間的電磁力通電平行直導(dǎo)線間的電磁力) 通入同方向電流的平行導(dǎo)線相互吸引) 通入反方向電流的平行導(dǎo)線相互排斥四、 磁場對通電線圈的作用直流電動機(jī)原理() 能夠通過實(shí)驗(yàn)觀察分析空心線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。() 掌握楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律。學(xué)習(xí)目標(biāo)課題四電 磁 感 應(yīng)任務(wù)探究電磁感應(yīng)現(xiàn)象本任務(wù)的內(nèi)容是完成空心線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的實(shí)驗(yàn)，測試空心線圈中感應(yīng)電流的方向和大小，總結(jié)電磁感應(yīng)的基本規(guī)律。工作任

10、務(wù)知識延伸利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流，產(chǎn)生感應(yīng)電流的電動勢稱為感應(yīng)電動勢。一、 楞次定律磁通變化情況與線圈中產(chǎn)生電動勢的方向關(guān)系可以由楞次定律確定，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。二、 法拉第電磁感應(yīng)定律磁通變化情況與線圈中產(chǎn)生電動勢的大小關(guān)系可以由法拉第電磁感應(yīng)定律確定，即線圈中感應(yīng)電動勢的大小與線圈中磁通的變化率成正比。用 表示時(shí)間間隔 t 內(nèi)一個(gè)單匝線圈中的磁通變化量，則這個(gè)單匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為如果線圈有 N 匝，則感應(yīng)電動勢的大小為三、 右手定則直導(dǎo)體向右切割磁感線，相當(dāng)于穿過閉合回路的磁通減少右手定則當(dāng)導(dǎo)體、導(dǎo)體運(yùn)動方向和磁感

11、線方向三者互相垂直時(shí)，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢為e Blv如果導(dǎo)體運(yùn)動方向 v 與磁感線方向有一夾角 ，則導(dǎo)體中的感應(yīng)電動勢為e Blvsin 發(fā)電機(jī)就是應(yīng)用導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的原理發(fā)電的。發(fā)電機(jī)原理示意圖() 能夠通過實(shí)驗(yàn)觀察分析自感現(xiàn)象。() 了解自感的定義。() 掌握計(jì)算自感電動勢大小的公式，且會判斷自感電動勢的方向。學(xué)習(xí)目標(biāo)課題五自感和互感任務(wù) 觀察分析自感現(xiàn)象本任務(wù)的內(nèi)容是連接圖所示自感實(shí)驗(yàn)電路，完成自感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)。通過觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納影響自感電動勢的方向及其大小的因素。工作任務(wù)自感實(shí)驗(yàn)電路知識延伸由于流過線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，簡稱自感。在

12、自感現(xiàn)象中，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢稱為自感電動勢，用 eL 表示，自感電流用 iL 表示。自感的實(shí)質(zhì)是電磁感應(yīng)。一、 自感系數(shù)當(dāng)線圈中通入電流后產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通。為了衡量不同線圈產(chǎn)生自感磁通的能力，引入自感系數(shù) (簡稱電感量) 這一物理量，用 L 表示。常用較小的單位有毫亨 (mH) 和微亨 (H)。它們的關(guān)系是二、 自感電動勢自感電動勢的大小為自感電動勢方向的判定三、 RL 電路的過渡過程RL 串聯(lián)電路() 觀察分析互感實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。() 掌握互感的定義。() 熟悉同名端的定義及其判斷方法和具體應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù) 觀察分析互感現(xiàn)象本任務(wù)的內(nèi)容是連接圖所示互感實(shí)驗(yàn)電路，完成互感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)。通過觀察和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納出影響互感電動勢方向和大小的因素，以及互感線圈間同名端的判斷方法。工作任務(wù)互感實(shí)驗(yàn)電路知識延伸一、 互感在上面互