电工学第八次课教案

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1、【组织教学】 1、检查班级学生出勤情况，查看教具是否完备，安定课堂秩序，集中学生注意力,准备上课。2、展示教学目标，板书教学目标、重难点。【知识回顾】6分钟在中学物理课里我们就学习过“磁”方面的一些知识，结合生活所见，请 同学们举例：那些电器是利用了“磁场”进行工作的？同学们讨论。新课引入磁场有那些物理性质？你知道他是什么样？导入新课“磁场的描述”磁感应线【新课内容】3-1 磁 场一、磁场与磁感应线10分钟磁铁之间的相互吸引或排斥的力称为磁力。磁体周围存在磁力作用的空间称为磁场。互不接触的磁体之间的磁力，就是通过磁场这一特殊物质进行传递的。磁场和电场都是一种特殊物质，它们之所以被认为特殊，就是

2、因为它们不是由分子和原子所组成。磁场对磁体不但有力的作用，同时磁场也具有能量（磁场能）。磁场是有方向的，我们规定：“在磁场中的任一点，小磁针N极受力的方向，即小磁针静止时N极所指的方向就是该点的磁场方向”。为了形象地描述磁场的方向和强弱而引入了磁感应线这一概念，它与用电场线来描述电场相类似。所谓磁感应线，就是在磁场中画出的一些曲线，曲线上任意一点的切线方向，都与该点的磁场方向相同，如图2-1所示：图3-1 磁感应线磁感应线具有以下特性：1.磁感应线是互不交叉的闭合曲线；在磁体外部由N极指向S极，而在磁体内部由S极指向N极。2.磁感应线上任一点的切线方向，就是该点的磁场方向。3.磁感应线的疏密表

3、示磁场的强弱，磁感应线越密磁场越强，磁感应线越疏磁场越弱。磁感应线均匀分布而又互相平行的区域称为均匀磁场，反之称为非均匀磁场。在自然中存在着天然磁体，在实际应用中，大多是人工磁体，人工磁体是怎样产生的？引入二、电流的磁场15分钟1820年丹麦科学家奥斯特在一次偶然的事件中发现，放在通电导体旁边的小磁针，会受到力的作用而偏转，这说明电流周围空间存在着磁场。现在人们把此现象称作电流的磁效应。这说明不仅磁铁产生磁场，电流也能产生磁场，磁和电是有密切关系的。1、通电直导线的磁场 实验证明：在通电直导线周围空间，电流越大，导线周围的磁场越强，通电直导线产生磁场的方向如图2-2a所示。图中的磁感应线是以导

4、线上的各点为圆心，这些同心圆都在导线的垂直平面上。磁感应线的方向和电流方向的关系可用安培定则（右手螺旋定则）来确定用右手握住导线，让伸直大拇指指向电流方向，那么弯曲四指所指的方向就是磁感应线的方向，如图2-2b所示。2、通电螺线管的磁场 实际应用中，常把导线绕成线圈，称为螺线管。通电螺线管内部和线圈周围也存在磁场，磁场情况如图2-3所示。螺线管通电以后表现出来的磁性，很像一个条形磁铁，一端相当于N极，另一端相当于S极，改变电流方向，它的两极就对调。通电螺线管的外部的磁感应线与条形磁铁外部的磁感应线相似，也是从N极出来，进入S极的。通电螺线管内部具有磁场，内部的磁感应线与螺线管的轴线平行，方向由

5、S极进入N极，并与外部磁感应线连接，形成闭合回路。通电螺线管的电流方向与它的磁感应线方向之间的关系也可以用右手定则来判定：用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向与电流方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感应线方向，也就是说，大拇指指向通电螺线管的N极。在数值上，螺线管线圈的匝数越多，通入螺线管线圈的电流越大，磁场越强。 图3-3环形电流产生的磁场3、结合习题册进行电流的磁场典型例题讨论与讲解(14分钟到第一节课结束）三、 磁场对电流的作用1、磁场对通电直导体的作用10分钟通电的直导体周围存在磁场（电流的磁效应），它就形成了一个磁体，把这个磁体放到另一个磁场中，它也会受到磁力的作用。

6、这就是通常所说的“电磁生力”。如图2-6实验所示：在蹄形磁铁的两极中悬挂一根直导体并使导体与磁感应线垂直，当有电流通过导体时，导体就会在磁场内受力而运动。通常把通电导体在磁场中受到的作用力叫做电磁力。实验证明：电磁力的大小与导体中的电流大小成正比，与导体在磁场内的有效长度及导体所在位置的磁感应强度成正比。图3-4通电导体在磁场 图3-5左手定则 图3-6通电平行中受到电磁力作用 直导体间的作用力 由图分析：当90，则sin90=1,导体受到的电磁力最大。当0时，则sin00，导体受到的电磁力最小，为零。通电导体在磁场内的受力方向，可用左手定则来判断。如图2-7所示，平伸左手，使拇指垂直其余四指

7、，手心正对磁场的方向，四指指向电流方向，则拇指的指向就是通电导体的受力方向。通电直导体在磁场中受到电磁力的作用，那么相距较近且相互平行的通电直导体之间的情况又是如何呢？如图2-8所示，由于每根载流导线的周围都产生磁场，所以每根导线都处在另一根导线所产生的磁场中，即两根导线都受到电磁力的作用。我们可用安培定则来判断每根导线产生的磁场方向，再用左手定则来判断另一根导线所受到的电磁力方向。因而得出结论：通过同方向电流的平行导线是相互吸引的（图a），通过反方向电流的平行导线是相互排斥的（图b）。发电厂或变电所的母线排就是这种平行的载流直导体，它们间就会受到这种电磁力的作用，尤其在发生短路事故时，通过母

8、线的电流会骤然增大几十倍，这时两排平行母线之间的作用力可以达到几千牛顿。为了使母线不至因短路时所产生的巨大电磁力作用而受到损坏，所以每隔一定间距就安装一个绝缘支柱，以平衡电磁力。结合习题册，进行电流对通电直导体的作用典型习题讨论与讲解10分钟2、磁场对通电线圈的作用10分钟磁场对通电线圈也有作用力。如图2-7所示，将一刚性（受力后不变形）的矩形载流线圈放入均匀磁场中，当线圈在磁场中处于不同位置时磁场对它的作用力大小也不同。 图3-7磁场对通电线圈的作用1线圈平面与磁感应线平行从图2-9a中可看出，线圈abcd可看成是由ab,bc,cd,da四条载流直导体所组成的，而且ab=cd=L1,da=b

9、c=L2。依据式（2-2）和左手定则分析可知，ab及cd两导线与磁感应线平行，不受电磁力作用，而da及bc两导线与磁感应线垂直，受电磁力作用，且Fda向下，Fbc向上。这两个力大小相等、方向相反、互相平行，这就构成了一个力偶矩，使线圈以OO为轴按逆时针方向旋转。2、线圈平面与磁感应线垂直 从图27b中可看出，ab、bc、cd、da四条边都与磁感应线垂直，其中FabFcd，FdaFbc。这两对力大小相等，方向相反且作用在同一条直线上，于是这两对力分别平衡，线圈静止不动。 综上所述，把通电的线圈放到磁场中，磁场将对通电线圈产生一个电磁转矩，使线圈绕轴线转动。对上述内容的研究有着重要的实际意义，常用

10、的电工仪表，如“电流表、电压表、万用表”等指针的偏转，就是根据这一原理制成的。还有“直流电动机”也是应用这一原理制成的。例如：参考书42页3-11与3-12题图所示：为磁电式电表原理图，当测量直流电压或电流是线圈受到电磁力并带动指针偏转。试判断图中指针偏转方向。要有导入新课、素质教育等环节以及课时分配。可以根据自己的需要进行添加项目。三、 知识应用8分钟1、 磁悬浮列车见书42页，由学生阅读自学2、电磁铁（选择学习补充知识，在此介绍，为后面学习第七章打下基础） 上面谈到，由电流产生磁场，即电流的磁效应。在当前，现代科技发展的今天，许多发明创造，都与此原理有关。下面介绍广泛应用在工业生产中，根据

11、电流的磁效应原理制作的电器电磁铁。电磁铁：就是利用通电的铁心线圈产生电磁吸力而进行工作的一种电器。常用的有：“起重电磁铁、制动电磁铁、继电器、牵引电磁铁、控制电磁铁、电磁离合器、平面磨床磁吸盘”等等。图3-4是其中3种电磁铁工作原理示意图。电磁铁的基本结构：主要由“铁心、衔铁、线圈、工作机构”四部分组成。如下图25所示。图中无工作机构部分，因对不同的电磁铁，因用途不同，其机构元件也不相同。按线圈中通过的电流种类，电磁铁可分为交流电磁铁和直流电磁铁。交流电磁铁：1、为了减少涡流与磁滞损耗，它的铁心和衔铁是用硅钢片叠压铆成，并在铁心端部装有短路环，以防交流电的变化引起电磁吸力的变化，消除衔铁振动。

12、2、线圈中的电流大小不仅与线圈的交流电压和阻抗有关，而与铁心与衔铁之间的气隙有关。因此，不允许有较高操作频率。如果衔铁在吸合的过程中被卡住，总磁阻较大，阻抗较小，而使励磁电流增大，导致线圈过热而损坏。使用时若发现衔铁被卡住，应立刻切断电源，以免损坏线圈。直流电磁铁：1、 为直流电磁铁的电流恒定，没有上述一些损耗，因此，它的铁心是用整块铸铁、软钢或工程纯铁制成。2、 直流电磁铁的线圈电流大小，决定与线圈的电压和电阻，而与铁心与衔铁之间的气隙无关。因此允许操作频率较高。电磁铁的应用在后面第七章还有具体讲解，到时，可参照学习。【课堂小结】5分钟1、 直导体电流产生怎样的磁场？2、 通电螺线管产生怎样的磁场？3、 安培定则的作用。4、 磁场中通电导体受电磁力作用的知识，5、 应用左手定则判断-磁场中通电导体受电磁力作用力的方向6、 结合本节知识，进一步了解知识在生产中的应用。【课堂作业】习题册3-1 12分钟