電工技術基礎 教案 第4章 磁與電磁_第1頁
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文檔簡介

PAGEPAGE24.1磁感應強度和磁通教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:理解磁場、磁力線的概念;了解通電長直導體與通電螺線管的磁場方向;了解磁感應強度、磁通的概念。能力目標:會根據實驗現象總結結論;會用磁力線表示磁場;會運用安培定則判定磁場的方向。素質目標:培養學生獨立學習、知識遷移的習慣。教學重點磁感應強度是描述磁場性質的物理量,建立磁感強度的基本概念。教學難點理解磁場強度的概念。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注導入:1.復習電場,為用類比法建立磁感應強度概念作準備。 提問:電場的基本特性是什么?(對其中的電荷有電場力的作用。)空間有點電場Q建立的電場,如在其中的A點放一個檢驗電荷q1,受電場力F1,如改放電荷q2,受電場力F2,則有何關系,說明什么?(比值為恒量,反映場的性質,叫電場強度。)2.人們利用天然磁鐵制成指南工具,稱為“司南”,我國漢代時已有應用。條形磁鐵、U形磁鐵和針形磁鐵等是常見的人造磁鐵,如圖4-1-1所示。新授:一、磁體與磁力線1.探究實驗:將一塊玻璃板水平地放在條形磁鐵或U形磁鐵上,在玻璃板上均勻地撒一些細鐵屑,輕敲玻璃板,細鐵屑會由于振動而移動,當細鐵屑基本不再移動時,最終呈現出圖4-1-2所示的形狀,這個形狀反映了磁體周圍空間磁場的分布情況。2.磁力線定義磁力線可以形象地描述磁場的大小和方向。在磁場中畫出的一系列假想曲線,稱為磁力線,如圖4-1-3所示。圖4-1-4所示為條形磁鐵、U形磁鐵的磁力線。3.磁力線具有以下特點。(1)磁力線的疏密反映了磁場的強弱,磁力線越密,磁場越強,反之越弱。(2)磁力線無起點,亦無終點,即磁力線是閉合曲線,磁體外部的磁力線從N極到S極;磁體內部則由S極到N極。(3)磁力線不相交,即磁力線上的任何一點只能有一個磁場方向。(4)磁力線上某點的磁場方向,即磁力線在該點的切線方向,也是在該點放置一個小磁針,小磁針靜止時,N極所指的方向。二、電流的磁效應磁場總是伴隨電流而生,即使是永久磁鐵,其磁場也是由“分子電流”產生的。我們把通電導體周圍存在磁場的這種現象,叫作電流的磁效應。磁場的強弱和通電導體的電流大小有關,電流越大,磁場越強;還與通電導體的距離有關,離導體越近,磁場越強。磁場的方向取決于電流方向,可運用安培定則(又稱右手螺旋定則)判別。(1)通電長直導體的磁場方向。通電長直導體的磁場方向的判別方法如下:右手握住通電長直導體并把拇指伸開,如果拇指指向與電流方向相同,那么四指環繞的方向就是磁場方向(磁力線方向),如圖4-1-5(a)所示。如果通電長直導體垂直于紙面,電流方向指向紙面,則磁力線是順時針方向,如圖4-1-5(b)所示;如果電流方向背離紙面,則磁力線是逆時針方向,如圖4-1-5(c)所示。(2)分組探討:通電螺線管的磁場方向。如果將通電長直導體繞成螺線管,那么通電螺線管的磁場方向仍然可以用安培定則判別。判別方法是:右手握住通電螺線管并把拇指伸開,四指環繞的方向表示電流方向,拇指指向就是通電螺線管N極所指的方向,如圖4-1-6所示。例題精解:略。(見教材§4-1例題1)三、磁感應強度和磁通1.磁感應強度觀察實驗:(如圖4-1-8所示)圖4-1-8通電導線在磁場中受力FILILIL,ILFF圖4-1-8通電導線在磁場中受力F/IL表明:F/IL(1)磁感應強度:在磁場中垂直于磁場方向上的通電導體,所受的磁場力F與電流I和導體有效長度L的乘積IL的比值叫作通電導體所處位置的磁感應強度,又稱磁通密度,用字母B表示,即式中,F—與磁場垂直的通電導體受到的磁場力,單位為N;I—導體中的電流,單位為A;L—通電導體在磁場中的有效長度,單位為m;B—導體所處位置的磁感應強度,單位為T(特斯拉)。磁感應強度另一個常用的單位是高斯(Gs),其換算關系如下:1T=104GsB是矢量,是既有大小又有方向的量。其大小由B=確定,方向與該點的磁場方向(磁力線的切線方向)相同。(2)勻強磁場:若磁場中各處B的大小和方向均相同,則稱為勻強磁場,如圖4-1-9所示。勻強磁場又稱均勻磁場,其特點是,磁力線是平行、等距的一系列有向直線。2.磁通研究實際問題時,往往要考慮某一個面的磁場情況,而磁感應強度反映的是磁場中某一個點的性質,因此還需要引入磁通這個物理量。磁感應強度B和與其垂直的某截面積S(有效面積)的乘積,叫作通過該截面積的磁通,用字母Φ表示。在勻強磁場中,磁感應強度B是一個常數,磁通的定義式為式中,B—勻強磁場的磁感應強度,單位為T;S—與B垂直的某截面積,單位為m2;Φ—通過該截面積的磁通,單位為Wb(韋伯)。Wb也是一個很大的單位,磁通另一個常用的單位是麥克斯韋(Mx),其換算關系如下:1Wb=108Mx在勻強磁場中,由可導出磁感應強度的另一個計算公式為這說明在勻強磁場中,磁感應強度就是與磁場垂直的單位面積上的磁通。所以,磁感應強度又叫作磁通密度,簡稱磁密。例題精解:略。(見教材§4-1例題2)應知應會知識小結磁感應強度既反映了磁場的強弱又反映了磁場的方向,它和磁通量都是描述磁場性質的物理量,應注意定義中所規定的條件,對其單位也應加強記憶。(2)磁通量的計算很簡單,只要知道勻強磁場的磁感應強度B和所討論面的面積S,在面與磁場方向垂直的條件下Φ=B·S(不垂直可將面積做垂直磁場方向上的投影。)磁通量是表示穿過討論面的磁感線條數的多少。在今后的應用中往往根據穿過面的凈磁感線條數的多少定性判斷穿過該面的磁通量的大小。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見4.1中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:思政:指南針四大發明之一,文化自信。思政:奧斯特—相信與堅持的力量。4.2磁導率和磁場強度教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:1.理解磁導率和磁場強度的基本概念。2.掌握磁導率和磁場強度的計算方法和單位。3.能夠運用磁導率和磁場強度的知識解決實際問題。能力目標:通過實驗演示和模擬軟件,讓學生直觀感受磁場強度的存在和變化。素質目標:激發學生對學科的興趣和熱愛,培養他們的探索精神和創新能力。教學重點磁導率和磁場強度的定義、計算方法和單位。教學難點如何理解磁導率和磁場強度的物理意義,以及如何運用它們解決實際問題。教學方法自主學習法、實驗教學、合作探究法、多媒體教學課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注導入:回顧磁場的基本性質,磁感應強度與磁通量的內容。新授:一、磁導率實驗觀察:通電螺線管中插入不同物質的實驗。討論,探索結論:結論:磁場的強弱不僅與電流和導體的形狀有關,還與磁場中媒介質的導磁性能有關,對磁場影響的強弱程度取決于所放置物質的導磁性能。3定義:磁導率是衡量物質導磁性能好壞的物理量,用μ表示。μ的單位為亨[利]每米,符號為H/m。不同的物質有不同的磁導率,在相同的條件下,μ越大,B也就越大,磁場越強;μ越小,B也就越小,磁場越弱。真空中的磁導率是一個常數,用μ0表示,其值為μ0=4π×10-7H/m4.相對磁導率由于真空中的磁導率μ0是一個常數,所以將其他媒介質的磁導率μ與它進行對比是很方便的。任一媒介質的磁導率μ與真空中的磁導率μ0的比值稱為這種媒介質的相對磁導率,用μr表示,即或根據相對磁導率的大小,可將物質分為三類:二、磁場強度為了使磁場的計算簡單、方便,我們引入磁場強度這個物理量來描述磁場的性質。 式中,B—導體所處位置的磁感應強度,單位為T;μ—磁場中媒介質的磁導率,單位為H/m;H—磁場中該點的磁場強度,單位為A/m(安每米)。在工程技術中,磁場強度的常用輔助單位還有安/厘米(A/cm),1A/cm=100A/m。磁場強度H也是矢量,其方向與該點磁感應強度B的方向相同。三、幾種常見通電導體的磁場強度(1)通電長直導體。在圖4-2-2所示的通電長直導體產生的磁場中,有一點P,它與導體的距離為r,實驗證明,該點磁場強度的大小與導體中的電流成正比,與r成反比,磁場強度的方向與P點磁力線的切線方向一致,其大小為(2)通電螺線管。在圖4-2-3中,可以將通電螺線管內部磁場近似地看作勻強磁場。螺線管的匝數為N,長度為L,通電電流為I。實驗證明,若為空心線圈,則其內部磁場強度為 若為鐵芯線圈,線圈骨架的長度為L1,則其內部磁場強度為 通電螺線管磁場強度的方向,可應用安培定則來判斷。四、例題講解,鞏固練習 略。(見教材§4-2例題1,例題2) 注意:在本章學習中,新接觸的概念、定義、單位較多,在進行計算時注意公式的正確使用,單位代入要使用國際標準單位。五、應知應會知識小結 (1)根據物質磁導率的不同,可以將物質分為順磁物質、反磁物質、鐵磁物質三類。復習表1。 (2)磁場強度的概念、數值計算、方向判斷。 (3)載流長直導線、載流螺線管所產生磁場強度的計算與方向判斷。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見4.2中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:4.3磁性材料的磁化與磁滯回線教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:1.掌握磁化的基本概念和磁化過程。2.理解磁滯現象和磁滯回線的物理意義。能力目標:提高學生的觀察、分析和解決問題的能力;學會通過實驗觀察分析磁滯回線。素質目標:培養學生的科學態度和科學精神。教學重點磁化現象的基本概念;磁滯回線的形狀和特征。教學難點磁滯現象的理解;磁滯回線在實際應用中的理解。教學方法小組討論法、任務驅動法、多媒體教學法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注導入:1.復習磁場特點。2.觀察,提問:為什么圖1鐵釘會挨在一起?圖2中又排斥?圖1圖2新授:一、磁性材料的磁化1.在磁場中放置磁性材料,磁性材料被磁化,產生附加磁場,使得原磁場大大加強。我們把磁性材料內部不計其數的小磁體叫作磁疇。在無外加磁場作用時,磁疇無序排列,磁疇間的磁性被抵消,宏觀上對外不呈現磁性,如圖4-3-1(a)所示。在外加磁場作用下,磁疇受到(同排異吸)磁力作用,會轉到與外加磁場相同的方向上,變成有序排列,如圖4-3-1(b)所示,宏觀上對外呈現很強的磁場,與原磁場相加,使總磁場明顯加強。像這種原來沒有磁性,在外加磁場作用下產生磁性的現象叫作磁化。所有磁性材料都能夠被磁化,非磁性材料則不能被磁化。2.神奇的磁化現象實驗:分組合作體驗磁化實驗,解釋導入時的問題。二、磁化曲線磁性材料磁性材料(1)起始磁化曲線。在圖4-3-2(a)所示的實驗裝置中,將待研究的磁感應強度為零的磁性材料作為線圈的鐵芯,并制成閉合環狀,環上均勻有序地繞滿導體,將開關閉合后,調節RP來改變線圈中電流的大小,從而改變磁場強度H。以磁場強度H為橫坐標,磁感應強度B為縱坐標,可以得到圖4-3-2(b)所示的B-H曲線。當I=0時,H=0,B=μH=0。當I增大時,H增強,B也隨之增強。由于磁性材料的磁導率不是常數,B=μH,B與H呈非線性關系。一般B-H曲線可大致分成四段,各段反映了磁性材料磁化過程中的性質。(2)那么,B-H曲線為什么會這樣變化呢?用磁疇的概念解釋如下。緩慢增長Oa段。由于磁疇的慣性,隨著H的增加,B不能立即增長很快,因而曲線較平緩,稱為起始磁化段。線性增長ab段。由于磁疇在較強的外加磁場H的作用下,都趨向H方向,因而B增長很快,曲線較陡,為線性段。臨界飽和bc段。由于大部分磁疇方向已轉向H方向,隨著H的增加,只有少量磁疇繼續轉向H方向,因而B增長變慢,曲線變緩而形成膝部段。磁飽和cd段。cd段及以后,由于磁疇幾乎全部轉向H方向,逐步趨于飽和,隨著H的增加,B幾乎不增長,因而曲線更平緩,為飽和段。μ-H曲線也是非線性的。μ=B/H,由于B-H曲線的非線性,導致μ-H曲線也是非線性的。在B-H線性段的中央有最大的μ,此時的磁性材料導磁性能是最好的。(3)μ-H曲線在實際應用時極具指導意義:變壓器、電動機的鐵芯是用磁性材料制成的,其μ越大,損耗越小,效率就越高,故只能讓鐵芯工作在B-H曲線線性段的中央附近,否則易因損耗過大而使變壓器、電動機過熱燒毀。三、磁滯回線1.在圖4-3-2(a)所示的實驗裝置中,對磁性材料反復磁化,可看到磁滯現象。26-中文配音-直觀理解磁滯的磁能_嗶哩嗶哩_bilibili觀察視頻,理解磁滯回線。強調如下兩點。(1)磁滯損耗與磁滯回線abcdefa所包圍的面積成正比。(2)磁滯回線面積越大,說明B0和Hc越大,磁疇的慣性越強,外加磁場克服磁疇所做的功就越多。該功是由電能轉換而來的,表現出來就是損耗,該損耗使磁性材料發熱。由于損耗是因為克服磁疇慣性,反復磁化形成的,故稱為磁滯損耗。磁滯回線的實際意義:實際應用時,變壓器、電動機的工作電流是交流,相當于鐵芯在反復磁化,為了減小磁滯損耗,只能采用abcdefa所包圍的面積很小的軟磁材料。四、磁性材料的分類不同的磁性材料具有不同的磁滯回線,剩磁和矯頑磁力也不同。因此,它們的用途不同。依據磁滯回線的面積和形狀,可將磁性材料分為以下三類。(1)硬磁材料硬磁材料指剩磁和矯頑磁力均很大的磁性材料。其特點是磁滯回線很寬,如圖4-3-4(a)所示,常用的有鋁鎳鈷合金、鋇鐵氧體、鎢鋼、鈷鋼等。在磁電式儀表、揚聲器中的磁鋼、永久磁鐵等就是用硬磁材料制成的。(2)軟磁材料軟磁材料指剩磁和矯頑磁力均很小的磁性材料。其特點是磁導率大,易磁化,也易去磁,磁滯回線較窄,磁滯損耗小,如圖4-3-4(b)所示。用于低頻的軟磁材料有鑄鋼、硅鋼、坡莫合金等。電動機、變壓器、繼電器等設備中的鐵芯常用的是硅鋼片。用于高頻的軟磁材料要求具有較大的電阻率,以減小高頻渦流損失。常用的是鐵氧體(在磁棒、中周變壓器中采用)。(3)矩磁材料矩磁材料的磁滯回線的形狀如矩形,如圖4-3-4(c)所示。矩磁材料主要用來做記憶元件,典型應用是制作計算機中存儲元件的環形磁心。五、例題講解,鞏固練習 略。(見教材§4-3例題1,例題2)應知應會知識小結磁性材料的磁化;磁滯回線的理解與應用;磁性材料的分類。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業及拓展閱讀—磁記錄簡介。2.完成線下作業(見4.3中同步練習題)。3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:思政:與同頻的人一起走,可以走更遠。思政:每一個人都有自己的特殊點,都有自己的作用,相信自己。4.4磁路及磁路歐姆定律教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:了解磁路及磁路的歐姆定律。能力目標:會類比對照學習。素質目標:培養遷移學習能力。教學重點理解磁路歐姆定律。教學難點無教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注任務4磁路及磁路歐姆定律的了解Ⅰ.復習提問磁通的概念、計算公式。電路歐姆定律是什么,怎樣應用?II.新課一、磁路1.磁路定義磁通所經過的路徑叫作磁路。與電路類似,磁路分為無分支磁路和分支磁路,如圖4-4-1所示。如果磁路由同一種磁性材料制成且磁路各處的橫截面積相等,則稱為均勻磁路;相應地,把由多種磁性材料制成或磁路各處的橫截面積不相等或存在空氣隙的磁路稱為不均勻磁路。如圖4-4-2是無分支均勻磁路與電路相比,磁路的漏磁現象比漏電現象嚴重得多。我們把全部在磁路內部閉合的磁通叫作主磁通(又稱工作磁通);把部分經過磁路周圍介質形成閉合回路的磁通叫作漏磁通(又稱損耗磁通)。為了計算簡便,在漏磁不嚴重的情況下可將其忽略,只計算主磁通。2.磁路歐姆定律某種磁性材料制成的無分支均勻磁路,其平均長度為L,橫截面積為S,如圖4-4-2所示,當平均長度L遠遠大于橫截面的線性尺寸時,就可以近似地認為磁通在橫截面上的分布是均勻的,即磁路內部是勻強磁場,則磁通的大小為,如果通電線圈的匝數為N,磁路的平均長度為L,線圈中的電流為I,那么線圈內的磁場強度為磁路內部磁通為:一般將上式寫成歐姆定律的形式,即磁路歐姆定律為:式中,Fm:磁動勢,單位為A;Rm:磁阻,單位為H-1;Φ:磁通,單位為Wb。由上式可知,磁動勢,對應電路中的電動勢;磁阻,對應電路中的電阻。磁路與電路的比較如表4-4-1所示。III.例題解析略。(見教材§4-4例題1,例題2)知應會知識小結:1.磁路的定義;2.磁路歐姆定律:課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見4.4中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:思政:電有電路,磁有磁路,每一個你獨一無二,也會有獨一無二的道路可走,技能也能成才。思政:世上沒有一樣的樹葉,但有類似的樹葉。在人生路上要學會遷移學習,解決問題。4.5磁場對電流的作用教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:1.掌握磁場對通電導線的作用力的公式和左手定則。2.了解勻強磁場對通電線圈的作用力。能力目標:會利用左手定則判斷通電導體在磁場中的受力方向。素質目標:培養將學科知識與生活影響融合。教學重點磁場對通電導線的作用力。教學難點通電導體在磁場中的受力方向。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:1.播放視頻,學生操作磁電式電流表測電流的實驗過程。2.提問:磁電式電流表的工作原理是什么?II.新課一、磁場對通電長直導體的作用電流可以產生磁場,反之,磁場也會對通電導體產生力的作用。將一通電長直導體放置在磁感應強度為B的勻強磁場中,其受力分為三種情況,如圖4-5-1所示。在圖4-5-1(a)中,導體與磁場方向垂直,導體的有效長度(從B的方向看過去,L的投影)為Lsin90°=L,根據公式可知,通電長直導體在磁場中所受的力為在圖4-5-1(b)中,通電長直導體與磁感應強度的方向(磁力線)平行,導體的有效長度為Lsin0°=0,所以通電長直導體在磁場中所受的力F=BIL=0。在圖4-5-1(c)中,通電長直導體與磁感應強度的方向成α角,可將L分解為垂直于磁場和平行于磁場兩個方向的長度,如圖4-5-1(d)所示。由于平行于磁場方向通電長直導體的作用力為零,垂直于磁場導體的有效長度為Lsinα,所以磁場對通電長直導體的作用力為F=BILsinα式中,B—勻強磁場的磁感應強度,單位為T;I—通電長直導體的電流,單位為A;L—導體在磁場中的有效長度,單位為m;α—導體與磁力線的夾角,單位為(°);F—導體受到的磁力,單位為N。通電長直導體在磁場中受力的方向可以用左手定則來判別。二.磁場對通電矩形線圈的作用在磁感應強度為B的勻強磁場中,放置一個矩形線圈abcd,其中ab邊長為l1,ad邊長為l2,線圈中的電流強度為I,線圈平面的法向en(垂直平面的方向)與磁感應強度的夾角為α,線圈平面與磁感應強度的夾角為θ,軸線OO'與磁力線垂直,OO'與ab邊平行,其主視圖如圖4-5-3(a)所示,俯視圖如圖4-5-3(b)所示。ab邊單匝線圈受力大小為cd邊單匝線圈受力大小為cd邊受力的方向與ab邊受力的方向正好相反。ad邊單匝線圈受力大小為從圖4-5-3(a)看,ad邊受力方向垂直向上。bc邊單匝線圈受力大小為bc邊受力方向與ad邊受力方向相反,大小相等,作用在一條直線上,是一對平衡力。單匝線圈的力偶矩為由于線圈的總匝數為N,所以總力偶矩為可見,當α=90°,即線圈平面與磁力線平行時,穿過線圈的磁通最小,力偶矩最大;當α=0°,即線圈平面與磁力線垂直時,穿過線圈的磁通最大,力偶矩為零。三.磁場對運動電荷的作用在圖4-5-5(a)中,導體的長度為L,橫截面積為S,導體中自由電子的總數為N,每個自由電子所帶電荷量為e(e=1.6×10-19C),導體內自由電子的總電荷量為Q=Ne在外加電場的作用下,自由電子以速度v定向運動,t秒內導體中N個自由電子通過橫截面S,導體中的電流為將該導體放置在磁感應強度為B的勻強磁場中,導體的長度L與磁場方向垂直(自由電子的運動方向與磁力線垂直),如圖4-5-5(b)所示。導體受到的磁場力為單個自由電子在磁場中受到的力為電荷量為q的帶電粒子,在磁場中運動時所受的力為式中,q—帶電粒子所帶的電荷量,單位為C;B—磁感應強度,單位為T;v—帶電粒子的運動速度,單位為m/s;α—帶電粒子的運動方向與磁感應強度的夾角,單位為(°);f—洛侖茲力,單位為N。洛侖茲力的方向可應用左手定則來判別。注意:四指所指電流方向時應注意區別:電子運動的方向與規定的電流方向相反;帶正電的粒子運動方向與規定的電流方向相同。III.例題解析略。(見教材§4-5例題1,例題2)知應會知識小結:1.磁場對通電長直導體的作用;2.磁場對通電矩形線圈的作用;3.磁場對運動電荷的作用;4.電流表的工作原理。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見4.5中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:思政:不同的位置,所看到的想到的不一樣,我們不能以自己位置的景象來判定別人的就一定不對。思政:團結就是力量,一定要學會團隊合作。4.6電磁感應現象教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:1.理解電磁感應現象本質。2.掌握右手定則。能力目標:會觀察實驗現象,從中分析歸納磁場產生電流的條件。啟發學生觀察實驗現象,會利用右手定則判定感應電流的方向。素質目標:培養嚴謹的科學態度;培養透過現象看本質的科學精神。教學重點理解電磁感應現象;掌握右手定則。教學難點通過實驗現象,從中分析歸納磁場產生電流的條件。教學方法自主學習法、實驗法、合作探究法、課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:1.復習磁場對通電導體的作用。2.提問:電生磁是誰發現的,那磁會不會生電?3.請小組代表分享本組自學的成果。II.新課一、電磁感應現象實驗1.磁場不動,閉合回路動。(1)探究如圖4-6-1所示實驗。(2)我們把實驗中利用磁場產生電流的現象叫作電磁感應現象,用電磁感應的方法產生的電流叫作感應電流。結論:閉合回路中的一部分導體在磁場中做切割磁力線運動時,回路中有感應電流。導體做切割磁力線運動時產生的感應電流的方向,可以用右手定則來判別。伸出右手,讓拇指和四指在同一平面內且拇指和四指垂直,讓磁力線從掌心穿入,拇指指向導體運動方向,四指指向感應電流的方向,如圖4-6-2所示。2.閉合回路不動,磁場動。(2)探究如圖4-6-3所示的實驗。結論:穿過閉合回路的磁通發生變化時,回路中有感應電流產生。二.電磁感應現象兩種實驗的內在聯系將線圈abcd放置在勻強磁場中,磁場方向如圖4-6-4所示,其中cd邊可以沿著滑軌運動。當cd邊沿著滑軌向右運動時,做切割磁力線運動,閉合回路abcd中有感應電流產生。同時,可以用第二種結論來說明這個問題。把cd邊移到c'd'位置時,線圈abcd包圍的面積增大了,由Φ=BS可知磁通增大了。由于穿過閉合回路的磁通發生了變化,因此回路中有感應電流產生。由此可知,產生感應電流的上述兩種方式雖然不同,但結果卻是完全一樣的,所以本質是相同的,最終都表現為閉合回路所包圍的面積內的磁通發生變化。III.例題解析略。(見教材§4-5例題1,例題2)知應會知識小結:1.電磁感應現象;2.電磁感應電流方向的判定;3.電磁感應現象的本質。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見4.6中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:思政:每個人都對身邊的人有一定的影響,所以大家不要認為自己是無關緊要的人,每一個你都有不一樣的影響。4.7楞次定律教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:理解楞次定律的本質“阻礙”的意義;掌握運用楞次定律判斷電磁感應現象中感應電流的方向。能力目標:會用自己的語言表達“阻礙”的意義;通過楞次定律的學習過程,認識科學實驗的作用。素質目標:讓學生發展對科學的好奇心與求知欲;加強與他人主動交流合作,培養團隊精神。教學重點理解楞次定律的內容,理解楞次定律中"阻礙”二字的含義。教學難點通過實驗現象,從中分析歸納楞次定律中“阻礙”的含義。教學方法自主學習法、實驗法、合作探究法、課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:1.復習:閉合電路中產生感應電流的條件是什么?電磁感應中感應電流的方向如何判定?2.情景導入:楞次的生平介紹。II.新課一、演示實驗由以上分析可知,由于穿過閉合回路的磁通增大或減小,回路中產生感應電流,而感生磁場總是阻礙原磁通增大或減小。總之,感生磁場總要阻礙原磁場的變化。在其他電磁感應實驗中,也存在共同的規律。楞次從大量實驗中總結出了如下結論:感生磁場總要阻礙原磁場的變化,這就是楞次定律。其因果關系的圖解如下:二、理解與應用楞次定律1.師:在探究電磁感應現象的實驗中,也許你已經注意到,在不同的情況”下產生的感應電流的方向是不同的。師(演示):磁鐵螺線管和從螺線管拔出時,導致靈敏電流計的指針左右來回擺動。請大家探究“條形磁鐵”插入、拔出螺線管時感應電流的方向,記錄數據,小組分組討論理解楞次定律。2.探究如圖4-7-2所示實驗。3.小組代表,用自己的語言表達楞次定律中“阻礙”的意義。III.例題解析略。(見教材§4-7例題1,例題2)知應會知識小結:1.楞次定律的內容;2.阻礙的含義;課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見4.7中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:思政:尊重他人的勞動成果,學會傾聽他人的發言。4.8感應電動勢和電磁感應定律教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:理解感應電動勢的概念;掌握電磁感應定律及有關的計算。能力目標:理解法拉第電磁感應定律的內容和數學表達式,并能應用解答有關問題;會區分Φ、ΔΦ、的物理意義。素質目標:提高分析、總結規律的科學學習意識。教學重點法拉第電磁感應定律的建立過程以及對公式的理解。教學難點對電磁感應定律的熟練應用。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:1.回憶電磁感應現象的兩個實驗2.電磁感應現象產生感應電流的兩個條件,兩者之間的聯系。II.新課一、感應電動勢1.如果閉合回路中有持續的電流,那么該回路中必定有電動勢。感應電動勢:在電磁感應現象中,由電磁感應產生的電動勢叫做感應電動勢。注意:電磁感應現象發生時,在閉合回路作中切割磁力線運動的那部分導體就是一個電源,電源能夠產生電動勢,那么在電磁感應現象中,產生感應電動勢的那部分導體就相當于電源。2.學生思考討論:產生感應電流的閉合電路斷開,還有沒有感應電動勢?引導學生:電路斷開就相當于接入一個阻值無窮大的電阻,電流為零,但是依然有電動勢。教師總結:可見,感應電動勢才是電磁感應現象的本質,電磁感應現象重要的是看感應電動勢的有無。明確一下研究感應電動勢的重要性:首先,感應電動勢的大小與外電路電阻的大小無關,而感應電流的大小與外電路有關。在圖4-8-1中,除了RP變化,其他條件都不變,在這種情況下,可以看出,感應電流是變化的,而感應電動勢是確定的。其次,電動勢是電源本身的特性,與外電路狀態無關。不管電路是否閉合,只要有電磁感應現象,就會產生感應電動勢,而感應電流只有當回路閉合時才有,開路時則沒有。可見,有電流必有電動勢,而有電動勢卻未必有電流。二、電磁感應定律1.下面我們就來共同研究感應電動勢的大小跟哪些因素有關。學生探究活動:圖4-8-2中,導體cd與磁感應強度垂直,沿著滑軌在垂直磁感應強度的方向上做勻速直線運動。導體cd切割磁力線產生了感應電流,感應電流在磁場中受到的磁場力的大小和方向分別為(方向向左)要使導體cd做勻速直線運動,必須對其施加一個與F2大小相等、方向相反的外力F1,即設導體運動速度為v,由cd運動到c'd'所用時間為Δt,那么導體由cd運動到c'd'外力所做的功為根據電動勢的定義及切割速度可得,在B、L和v相互垂直時,導體做切割磁力線運動產生的感應電動勢為如果導體運動方向和磁場方向的夾角是α,如圖4-8-3所示。由于速度是矢量,可按矢量分解的方法將速度v分解成平行磁場方向的分量v1(不切割磁力線)和垂直磁場方向的分量v2(切割磁力線)。v1不產生感應電動勢,只有v2產生感應電動勢。由于v2=vsinα,因此,在這種情況下,感應電動勢的一般解析式為常用來計算感應電動勢的瞬時值。磁通變化時,感應電動勢又該如何計算呢?下面,利用圖4-8-2來研究當磁通變化時,怎樣確定線圈中感應電動勢的大小。由前面的分析可知令ΔΦ=Φ2-Φ1,則感應電動勢為通常把叫作磁通變化率。上式表明,電路中感應電動勢的大小,跟穿過這個回路的磁通的變化率成正比,這就是法拉第電磁感應定律。是單匝線圈產生感應電動勢的計算式。如果回路是多匝線圈,那么當磁通變化時,每匝線圈中都將產生感應電動勢。設線圈共有N匝,如果穿過每匝線圈的磁通相同,則=NΦ,叫作線圈的磁通鏈或全磁通,感應電動勢為通常把叫作磁通鏈變化率,單位為Wb/s。應當指出,或只能確定感應電動勢的大小,感應電動勢和感應電流的方向要用楞次定律來確定。在考慮到感應電動勢方向時(考慮到楞次定律),上式可以寫成或式中,負號是楞次定律的反映。必須強調:公式只適用于計算電動勢的平均值。其物理意義是感應電動勢的大小是由磁通變化率()決定的,而不是由磁通()決定的,也不是由磁通的變化量(Δ)決定的。在解題時,通常會遇到磁通由大到小或由小到大的變化,所以磁通變化率可以小于零,也可以大于零。根據楞次定律,感生磁場總要阻礙引起它的磁通的變化,方向與相反,因而感應電動勢的方向也與相反,感應電動勢也有正負。為了學習的方便,公式中不引入+、-號,也就是要求不論是增大還是減小,一律取正,所以計算所得為感應電動勢的大小,其極性可用楞次定律判別。III.例題解析略。(見教材§4-8例題1,例題2)知應會知識小結:1.感應電動勢大小的計算則由電磁感應定律來解決。法拉第電磁感應定律。2.可以把感應電動勢看作電源電動勢,有關閉合電路相關量的計算在這里都適用。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見4.8中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:思政:表面的東西不是最重要的東西,內在的本質才是最重要的。思政:數理不分家,學會融會貫通。4.9電感器教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:1.掌握電感線圈、電感的概念。2.了解電感線圈的參數。能力目標:會區分不同的電感器;會檢測電感線圈的質量。素質目標:培養細心觀察事物的態度。教學重點空心電感線圈、鐵心電感線圈各自的特性(Ψ-I);電感線圈的參數。教學難點電感器的特性;電感線圈的參數。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:復習原來學習的第三章電容器的相關知識,以便作出對比總結。電容器的概念、參數、種類及特點。(采用教師提問、學生回答,討論總結的形式)II.新課在電信和電力工程中,常常遇到由導體繞制而成的線圈,如收音機中的高頻扼流線圈、日光燈鎮流器等,統稱電感線圈,也叫作電感器。電感線圈分為空心電感線圈和鐵芯電感線圈兩大類。一、空心電感線圈繞制在非磁性材料做成的骨架上的線圈,叫作空心電感線圈,常見的空心電感線圈如圖4-9-1所示。如果N匝的空心電感線圈上通有電流I,單匝線圈的磁通為Φ=BS,則線圈的磁通鏈為磁通Φ與磁通鏈都是電流I的函數,都隨電流的變化而變化。理論和實驗證明,磁通鏈與電流I成正比,即空心電感線圈的附近只要不存在磁性材料,其電感就是一個常量,與電流的大小無關,只由線圈本身的性質決定,即只取決于線圈橫截面積的大小、形狀和匝數,這種電感叫作線性電感。4-9-2所示,其特點是-I曲線是過原點的一條直線,表明空心電感線圈的電感是線性的。對于環形螺旋線圈,其電感的計算公式為圖4-9-2空心電感線圈的-I曲線圖4-9-2空心電感線圈的-I曲線二、鐵芯電感線圈在空心電感線圈的內部放置由磁性材料制成的鐵芯,稱為鐵芯電感線圈。通過鐵芯電感線圈的電流和磁通鏈不成正比,比值不是常數。常見的鐵芯電感線圈如圖4-9-3所示。對于一個確定的鐵芯電感線圈,其-I曲線如圖4-9-4所示。由于,故-I曲線與B-H曲線形狀相似。由圖4-9-4可知,當電流為I1時,對應的磁通鏈為,其電感為當電流為I2時,對應的磁通鏈為,其電感為由于斜率越大,所對應的電感越大,所以L1<L2。電感的大小隨電流的變化而變化,這種電感叫作非線性電感。有時為了增大電感,常常在線圈中放置鐵芯或磁心,使同等電流情況下所產生的磁通鏈劇增,從而達到增大電感的目的。變壓器、電動機,就是通過在線圈中放置軟磁材料來獲得較大的電感。三、電感線圈的參數和符號電感線圈是一個儲能元件,它有兩個重要參數,一個是電感,另一個是額定電流。由于電感線圈在直流和交流,以及低頻和高頻狀態下表現出來的物理特性各不相同,因而具有不同的電路模型。實際電感線圈在低頻狀態下可用RL串聯的電路模型來等效,當電感線圈的直流電阻忽略不計時,可等效為理想的空心電感線圈或鐵芯電感線圈。其電路符號如圖4-9-5所示。四、電感線圈的質量檢測測量電感線圈兩端的直流電阻,可對電感線圈的質量做出大致判斷,如圖4-9-6所示。一般高頻電感線圈的直流電阻在零點幾歐到幾歐之間,中頻電感線圈的直流電阻在幾歐到幾十歐之間,可選用萬用表的“R×1Ω”擋;低頻電感線圈的內阻在幾百歐至幾千歐之間,宜選用萬用表的“R×100Ω”擋或更大擋位。測量值與其技術標準所規定的數值相比較:若阻值比規定的阻值小得多,則說明線圈存在局部短路或嚴重短路情況;若阻值很大或指針不動,則表示線圈存在斷路情況。III.例題解析略。(見教材§4-9例題1,例題2)知應會知識小結:空心電感線圈的特性。鐵芯電感線圈的特性。電感線圈的參數與符號。電感線圈的檢測。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見4.9中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:思政:不一樣的我們,不一樣的作用。思政:往我們大腦里裝更多有用的東西,我們更有智慧。4.10自感與互感教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁的理解與應用教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:1.理解自感、互感現象;2.掌握自感、互感電動勢;能力目標:會計算自感電動勢、互感電動勢;能區分自感、互感現象;會分析自感互感的利與弊。素質目標:培養冷靜分析問題的能力。教學重點掌握自感、互感現象,會計算自感、互感電動勢。教學難點理解自感、互感現象。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:復習II.新課1.自感現象和自感電動勢通過圖4-10-1所示的實驗分析研究電感線圈的基本特性,先來觀察自感現象。在圖4-10-1(a)中,HL1和HL2是兩個完全相同的燈泡,L是一個電感大的鐵芯電感線圈(線圈直流電阻小于燈泡電阻,即RL<RHL),調節電位器RP使它的阻值等于線圈的阻值。圖4-10-1(a)實驗現象及分析:在開關S閉合的瞬間,可以觀察到跟電位器串聯的燈泡HL1比跟L串聯的燈泡HL2先亮,經過短暫的一段時間后,兩個燈泡才達到同樣的亮度。怎樣解釋這種現象呢?原來,當開關S閉合時,電路中的電流由零增大,在HL2支路中,電流的增大使穿過線圈的磁通增大。由電磁感應定律可知,線圈中必定產生感應電動勢。根據楞次定律可知,感應電動勢必然阻礙L中的電流增大,HL2支路中電流的增大要比HL1支路來得遲緩些。因此HL2也比HL1亮得遲緩些。圖4-10-1(b)實驗現象及分析:在圖4-10-1(b)中,把燈泡HL和鐵芯電感線圈L并聯接到直流電源上。將開關S閉合后,HL正常發光。但在開關S斷開的瞬間,HL并不是立刻熄滅,而是瞬間發出更強的光,然后熄滅。其原因是切斷電源時,線圈的電流由最大突然銳減到趨于零,于是又產生一個很大的感應電動勢進行阻礙。盡管外接電源被切斷,但線圈L與HL是閉合回路,線圈中的感應電動勢在回路中產生了很強的感應電流(大于之前流過HL的電流),使HL發出短暫的強光。實驗結論:從上述兩個實驗可以看出,當通過線圈的電流發生變化時,它所產生的磁場也要發生變化,通過線圈本身的磁通也在變化,線圈本身要產生感應電動勢,這個電動勢總要阻礙線圈中原電流的變化。像這種因通過線圈的電流的變化而在線圈自身引起電磁感應的現象,叫作自感現象。在自感現象中產生的感應電動勢,叫作自感電動勢。由于通過空心電感線圈的磁通鏈與電流i(自感現象過程中電流在變化,用i表示,自感現象結束之后,電流恒定不變,用I表示)成正比,即 所以通過線圈的電流變化時,磁通鏈也要改變。根據法拉第電磁感應定律,線圈中產生的自感電動勢為 空心電感線圈的電感L是一個常數,由此可得 叫作電流變化率,單位為A/s。自感電動勢的大小與電流變化率成正比。公式中的負號體現了楞次定律,表明自感電動勢總是企圖阻礙電流的變化,eL具體的正負號由eL的參考方向和電流的變化趨勢共同決定。自感現象的應用:利用自感現象可實現濾波、阻流、降壓、選頻等。利用線圈具有阻礙電流變化的特點,可以穩定電路里的電流;日光燈電路中利用鎮流器的自感現象,獲得點燃燈管所需的高壓,并使日光燈正常工作;無線電設備中常用電感線圈和電容器組合構成諧振電路和濾波器等,在第5章交流電路里我們將進行詳細的討論。自感現象的過電壓危害:自感現象在某些情況下是有害的。在具有很大電感的線圈而電流又很強的電路中,電路斷開的瞬間,由于電路中的電流變化很快,在電路中會產生很大的自感電動勢(過電壓),可能擊毀線圈的絕緣保護,或者使開關的閘刀和固定夾片之間的空氣電離變成導體,產生電弧而燒毀開關,甚至危及工作人員的安全。因此,在實際中要設法避免這些有害的自感現象的發生。2.互感現象和互感電動勢我們通過圖4-10-2所示的實驗分析研究電感線圈的互感現象。線圈A和滑動變阻器RP、開關S串聯接到電源E上。線圈B的兩端分別和靈敏電流計的兩個接線柱連接。實驗現象:在開關S閉合或斷開的瞬間,電流計的指針發生偏轉,并且兩種情況下指針偏轉的方向相反(說明電流方向相反),經過短暫的一段時間后,指針逐漸回零(說明電流為零)。在開關閉合且指針回零后,迅速改變滑動變阻器的阻值,電流計的指針會左右偏轉,且阻值變化的速度越快,指針偏轉的角度越大。實驗分析及結論:當線圈A中的電流發生變化時,電流產生的磁場也要發生變化,通過線圈的磁通隨之變化,其中必然有一部分磁通通過了線圈B,這部分磁通叫作互感磁通。互感磁通同樣隨著線圈A中電流的變化而變化,因此,線圈B中要產生感應電動勢。同理,當線圈B中的電流發生變化時,也會使線圈A中產生感應電動勢。這種在兩個存在磁交鏈的線圈中,當其中一個線圈電流發生變化時,在另一個線圈中產生電磁感應的現象稱為互感現象,所產生的感應電動勢叫作互感電動勢。(1)互感系數。在兩個存在磁交鏈的線圈中,互感磁通鏈與產生此磁通鏈時對方線圈中電流的比值,稱為這兩個線圈的互感系數(簡稱互感),用M表示,理論和實驗證明:互感只和這兩個線圈的結構、相互位置和介質的磁導率有關,而與線圈中是否有電流或電流的大小無關。當用磁性材料作為耦合介質的磁路時,M將不是常數。理論和實驗證明,兩個線圈的互感和它們的電感有如下關系:式中,K—耦合系數。K的取值范圍為0≤K≤1,它反映了兩個線圈的耦合程度。當K=0時,說明兩個線圈不存在互感;當K≈1時,兩個線圈產生的互感最大,稱為全耦合。(2)互感電動勢。 ;互感電動勢的方向可用楞次定律判別,具體的正負號由eM的參考方向和對方線圈中電流的變化趨勢共同決定。(3)互感現象的利與弊。在電力工程和無線電技術中,互感現象有著廣泛的應用。應用互感現象可以很方便地把能量或信號由一個線圈傳遞到另一個線圈,實現能量的傳遞或信號的耦合。我們使用的各種各樣的變壓器,如電力變壓器、中周變壓器、鉗形電流表等,都是根據互感現象工作的。互感現象也有弊端,易造成兩個存在互感現象的電路之間互相干擾。例如,有線電話常常會由于兩路電話間的互感現象而引起串音;在無線電設備中,若線圈位置安放不當,則線圈間相互干擾,影響設備正常工作。在這種情況下就需要設法避免互感現象的干擾。III.例題解析略。(見教材§4-10例題1,例題2)知應會知識小結:自感現象、自感電動勢;互感現象、互感電動勢;自感與互感的利弊及應用。課后拓展:1.完成學習通上的線上作業。2.完成線下作業。(見4.10中同步練習題)3.通過學習通上在線開放課程進行補差學習。4.課前預習。課后記要:4.11互感線圈的同名端教案課程名稱電工技術基礎項目名稱磁與電磁教學對象中職電子技術應用專業班同步教材電工技術基礎課型新授£復習教材主編歐小東課程性質理論教學£實踐教學授課時間年月日授課教師計劃課時2課時教學平臺多媒體網絡教室、學習通課堂教學資源教科書、教學課件、視頻線上學習資源教學視頻、學習討論、課堂練習題、在線開放課程教學目標知識目標:理解互感線圈的基本原理,掌握互感現象及其產生的條件;能夠準確判斷互感線圈的同名端,并理解同名端在互感過程中的作用能力目標:引導學生通過觀察、實驗和探究等方式,發現互感線圈的同名端規律;學生能通過實驗觀察、測量和分析互感現象。。素質目標:通過互感線圈的同名端學習,引導學生認識到學科知識與實際生活的緊密聯系,培養他們的應用意識和創新能力。教學重點同名端的定義與理解;深入理解同名端的含義,以及它在互感線圈中的作用和重要性,同名端的判定方法。教學難點準確地進行同名端的判定。教學方法自主學習法、任務驅動法、合作探究法、演示法課前準備教師:發布任務、推送資源,在線答疑解惑。學生:接收學習任務,查找相關資料自主學習;提出疑問。線下教學過程批注Ⅰ.導入:復習:互感的概念、互感電動勢的特點。(采用教師提問、學生回答,討論總結的形式)II.新課一.互感線圈中同名端的概念為了工作方便,電路圖中常常用小圓點或小星號標注互感線圈的極性,稱為“同名端”,它反映了互感線圈的極性,也反映了線圈的繞向。下面說明互感線圈同名端的含義。在圖4-11-1(a)中,當線圈1的電流i隨著時間增大時,電流i所產生的自感磁通和互感磁通也隨時間增大。由于磁通的變化,線圈1中要產生自感電動勢,線圈2中要產生互感電動勢。以磁通為參考方向,應用安培定則可判別線圈1的自感電動勢eL1、線圈2的互感電動勢eM21的方向。由此可見,A與C、B與D的極性相同。在圖4-11-1(b)中,線圈1的電流i隨著時間減小時,應用安培定則可判別線圈1的自感電動勢eL2、線圈2的互感電動勢eM21的方向。可見A與D、B與C的極性相同。如果電流i的變化趨勢發生變化(由之前的增大變為減小),那么各端的正、負極性都要改變。不管電流i怎樣變化,圖4-11-1(a)中的A與C和圖4-11-1(b)中的A與D的感應電動勢的極性始終保持一致[顯然,圖4-11-1(a)中的B與D和圖4-11-1(b)中的B與C的極性也保持一致]。此外,無論電流從哪個線圈的哪個端流入,圖4-11-1(a)中的A與C、B與D,圖4-11-1(b)中的A與D、B與C的極性均保持一致。在互感耦合線圈中,由電流變化引起的自感和互感電動勢的極性始終保持一致的端叫作同名端;極性始終相反的端叫作異名端。在電路中,一般用“·”或“*”表示同名端,如圖4-11-2所示。在圖4-11-2(a)中,A與C、B與D是同名端;A與D、B與C是異名端。在電路圖中,一般不畫線圈的實際繞向,而是先用規定的符號表示線圈,再標明它們的同名端,如圖4-11-2(b)所示。二.幾種常見磁路同名端的判別互感線圈的磁路千差萬別,但歸納起來只有四種類型,如圖4-11-3所示。四種類型磁路同名端的判別原理和方法如下。(1)兩個或兩個以上的互感線圈在一條直線上。在圖4-11-3(a)中,可任意假設磁力線方向,利用安培定則判別感應電流的流向,流向相同的端為同名端,流向相反的端為異名端。由圖4-11-3可知,A為流入端,B為流出端(L1);D為流入端,C為流出端(L2)。A和D、B和C為同名端,A和C、B和D為異名端。(2)無分支磁路。在圖4-11-3(b)中,可任意假設磁力線方向,圖中為順時針方向,利用安培定則判別:A為流入端,B為流出端;D為流入端,C為流出端。A和D、B和C為同名端,A和C、B和D為異名端。▲(3)分支磁路。在圖4-11-3(c)中,由于一條磁力線無法同時穿過L1、L2、L3三個線圈,所以只能以其中一個線圈為勵磁繞組,分別判別它們的同名端。(4)兩個互感線圈不在同一直線上。在圖4-11-3(d)中,可任意假設磁力線方向,磁力線終將拐彎回來形成回路,只是互感很弱。利用安培定則判別:A為流入端,B為流出端;D為流入端,C為流出端。A和D、B和C為同名端。A和C、B和D為異名端。三、互感線圈的連接兩個互感線圈有串聯、并聯兩種連接方式。把兩個互感線圈串聯起來有兩種不同的接法。異名端相接稱為順串,同名端相接稱為反串;將兩個互感線圈并聯起來有兩種不同的接法,同名端相連稱為順并,異名端相連稱為反并。(1)互感線圈的串聯。兩個互感線圈順串,如圖4-11-4(a)所示。電流由端點1經端點2、3流向端點4。順串時,兩個互感線圈的電流變化率相同,

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