_电路与电磁场实验_教材介绍_赵录怀

《电磁学》教案授课教师富笑男职称副教授学历（学位）博士研究生（博士）授课班级06应用物理1、2班计划总学时72 授课学期2007-2008(1)使用教材《电磁学》赵凯华、陈熙谋，2006年12月第二版，高等教育出版社教学要求使学生能比较全面地认识电磁学的基本现象，系统地掌握电磁学的基本概念、基本规律，具有一定的分析和解决电磁学问题的能力，并为学习后继课程打下必要的基础考核办法考试成绩占70 %平时成绩占30 %（平时成绩包括：作业、上课回答问题、小论文等）学时分配教学环节教学时数课程内容讲课习题课绪论第一章静电场恒定电流场16 2 第二章恒磁场12 2 第三章电磁感应 5 1 第四章电磁介质14 2 第五章电路7 1 第六章麦克斯韦电磁理论电磁波电磁单位制8总复习 2参考资料1.《电磁学》梁灿彬等2004年5月高等教育出版社2.《电磁学》《伯克利物理学教程》第二卷，（美）E.M.珀塞尔著，南开大学物理系译，1979年6月，科学出版社3.《电磁学》，贾起民郑永令等2001年1月高等教育出版社4.《电磁学》，胡友秋，程福臻，刘之景编，1997年3月，高等教育出版社，教学后记1．电磁学教学要适应二十一世纪现代化的需要：根据现代化的需要，把那些学习现代科学技术所需要的电磁学基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，并注意介绍现代科学技术的重要成果。

2．正确处理思想教育和基础知识的关系：电磁学理论与实践的关系是非常密切的。

因此，电磁学教学必须坚持理论联系实际的原则，要通过实验和列举学生熟悉的、容易理解的电磁电现象分析总结出概念和规律的实质。

同时，在理论联系实际中，要注意培养学生的思维能力和运用所学知识来分析和解决问题的能力。

在理论联系实践中，还要介绍电磁学在工农业生产和科学技术中的应用，电磁理论发展的前沿知识。

绪论教学基本要求：1.对电磁学研究的对象，发展史做简要介绍，使学生对电磁学学科的研究对象、发展过程、历史地位和作用等有一个基本的概括的了解，形成一个初步的认识。

第一章“运动学”题型一、分类：1.一般的运动方程、速度、加速度之间的关系2.圆周运动二、计算内容1. 一般的运动方程、速度、加速度之间的关系 知识地图如下：() () () r t t a t υ↓↓r r r€€求导 求导积分 积分轨迹方程2.圆周运动知识地图如右：三、解题步骤声明：解题其实就是清清楚楚地把题目做出来。

只要满足这个条件就行，并非只能按照一种方式来做。

下面给出的只是比较有条理和清晰的一种路子，如果你严格照着做了，结果应该不会错得离谱（老师们还是见过步骤正确，但是简单如四则运算依然要算错的神人，扼腕之余只能表示叹服），而且阅卷老师要给你们分也有比较充足的理由（至少卷子上的文字表明你很清楚正确的步骤）。

当然，如果你觉得自己很清楚，而且也能够在卷子上很清楚地表明“你自己很清楚”这件事情，那么只管走自己的路就是。

但是切记：如果你心里很清楚，但是卷子上只写寥寥几个字，阅卷老师是断然不能从这几个字中看出来“你很清楚”这件事情的（那个需要超能力，貌似老师都木有）。

特别是如果你写的那几个字还出了点错，那就是你自己要跟自己过不去了。

阅卷是“以卷面为依据”，和“以卷面为准绳”的。

所以：能多写些就多写些，尽量写清楚。

1. 一般的运动方程、速度、加速度之间的关系理解已知条件，知道自己在地图上起点在哪儿；理解求解目标，知道地图上哪里是终点；然后在地图中找路，从起点走到终点即可。

如果按照地图上从左至右的方向解题，那是灰常滴简单—你再犯错，那就只能是“自作孽”了。

如果方向是从右至左，则会涉及几个问题： （1）利用积分链式法则的技巧（参见例题1）；（2）分离变量积分的技巧（这是你们这个学期《常微》里面最简单的内容，必须会的）； （3）定积分和不定积分的选择问题（参见例题1）。

2.圆周运动理解已知条件，知道自己在地图上起点在哪儿；理解求解目标，知道地图上哪里是终点；然后在地图中找路，从起点走到终点即可。

四、典型例题和习题1. 一般的运动方程、速度、加速度之间的关系 【例题1】（教材习题1-5）解：从地图上看，从位置到速度显然行不通（因为不知道位置的函数表达式），那么就要考虑从加速度返回速度的路子。

提高高中物理电学实验教学效率的策略作者：赵景秀赵建韬来源：《中学课程辅导·教学研究》2021年第15期摘要：高中物理电学实验是学生能力较弱的部分，电学实验的理论知识比较抽象，要求学生的综合能力较强。

本文主要分析提高电学实验教学效率的几点教学策略，促使学生掌握实验能力，提高学生的综合素养和学习成绩。

关键词：电学实验；教学效率；策略中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）15-0104在高中物理知识体系中，电学实验是重点知识内容，相关的物理概念知识较为晦涩和物理规律的理解应用较复杂。

同时，电学实验与生活科技的联系较多，常会在高考物理试题中出现，且所占比重加大。

电学实验主要对学生的思维分析能力和实验探究能力要求较高，也能体现学生的创新能力。

所以，物理教师在电学实验教学时要让学生对电学实验原理进行理解，强化学生对电学实验的方法和技巧的应用，提高学生的实验探究能力和学习效果。

本文从高中物理电学实验的规律、原理和方法等方面进行分析，提出一些教学策略，旨在提高电学实验的教学效率，完善高中物理电学实验教学。

一、掌握实验核心规律：欧姆定律纵观高中电学实验的考查内容和相关电路知识，其核心规律就是欧姆定律。

欧姆定律时可以分为部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律。

高中物理的四个主要电学实验中，测量金属丝的电阻率和描绘小灯泡伏安特性曲线这两个实验主要运用了部分电路的欧姆定律。

而测量电源电动势和内阻及练习使用多用电表这两个实验则运用了全电路欧姆定律。

如2020年全国1卷的电学实验考查了伏安法测电阻，就是部分电路欧姆定律的应用体现。

在电学实验教学中，欧姆定律是核心，是支撑实验的脊柱。

教师要讲好讲透欧姆定律，把定律中的物理概念进行逐项讲解讲细。

只有学生掌握欧姆定律的涵义，才能对电学实验有整体上的把握和认知，才能提升实验教学效率。

二、理解电路基本原理电路是高中电学实验的基础。

学生可以由电路图按图索骥，掌握电学实验的基本原理和規律。

习题1010.1选择题(1)对于安培环路定理的理解，正确的是：（A）若环流等于零，则在回路L上必定是H处处为零；（B）若环流等于零，则在回路L上必定不包围电流；（C）若环流等于零，则在回路L所包围传导电流的代数和为零；（D）回路L上各点的H仅与回路L包围的电流有关。

[答案：C](2)对半径为R载流为I的无限长直圆柱体，距轴线r处的磁感应强度B（）（A）内外部磁感应强度B都与r成正比；（B）内部磁感应强度B与r成正比，外部磁感应强度B与r成反比；（C）内外部磁感应强度B都与r成反比；（D）内部磁感应强度B与r成反比，外部磁感应强度B与r成正比。

[答案：B](3）质量为m电量为q的粒子，以速率v与均匀磁场B成θ角射入磁场，轨迹为一螺旋线，若要增大螺距则要（）（A）增加磁场B；（B）减少磁场B；（C）增加θ角；（D）减少速率v。

[答案：B](4）一个100匝的圆形线圈，半径为5厘米，通过电流为0.1安，当线圈在1.5T的磁场中从θ=0的位置转到180度（θ为磁场方向和线圈磁矩方向的夹角）时磁场力做功为（）（A）0.24J；（B）2.4J；（C）0.14J；（D）14J。

[答案：A]10.2 填空题(1)边长为a的正方形导线回路载有电流为I，则其中心处的磁感应强度。

[答案：a Iπμ22，方向垂直正方形平面](2)计算有限长的直线电流产生的磁场用毕奥——萨伐尔定律，而用安培环路定理求得（填能或不能）。

[答案：能, 不能](3)电荷在静电场中沿任一闭合曲线移动一周，电场力做功为。

电荷在磁场中沿任一闭合曲线移动一周，磁场力做功为。

[答案：零，零](4)两个大小相同的螺线管一个有铁心一个没有铁心，当给两个螺线管通以电流时，管内的磁力线分布相同，管内的磁感线分布将。

[答案：相同，不相同]10.3 在同一磁感应线上，各点B的数值是否都相等?为何不把作用于运动电荷的磁力方向定义为磁感应强度B的方向?解: 在同一磁感应线上，各点B的数值一般不相等．因为磁场作用于运动电荷的磁力方向不仅与磁感应强度B的方向有关，而且与电荷速度方向有关，即磁力方向并不是唯一由磁场决定的，所以不把磁力方向定义为B的方向．题10.3图10.4 (1)在没有电流的空间区域里，如果磁感应线是平行直线，磁感应强度B的大小在沿磁感应线和垂直它的方向上是否可能变化(即磁场是否一定是均匀的)? (2)若存在电流，上述结论是否还对?解: (1)不可能变化，即磁场一定是均匀的．如图作闭合回路abcd 可证明21B B=∑⎰==-=⋅0d 021I bc B da B l B abcdμ∴ 21B B=（2）若存在电流，上述结论不对．如无限大均匀带电平面两侧之磁力线是平行直线，但B方向相反，即21B B ≠.10.5 用安培环路定理能否求有限长一段载流直导线周围的磁场?答: 不能，因为有限长载流直导线周围磁场虽然有轴对称性，但不是稳恒电流，安培环路定理并不适用．10.6 在载流长螺线管的情况下，我们导出其内部nI B 0μ=，外面B =0，所以在载流螺线管 外面环绕一周(见题10.6图)的环路积分⎰外B L·d l =0但从安培环路定理来看，环路L 中有电流I 穿过，环路积分应为 ⎰外B L·d l =I 0μ 这是为什么?解: 我们导出nl B 0μ=内,0=外B 有一个假设的前提，即每匝电流均垂直于螺线管轴线．这时图中环路L 上就一定没有电流通过，即也是⎰∑==⋅LI l B 0d 0μ外，与⎰⎰=⋅=⋅Ll l B 0d 0d外是不矛盾的．但这是导线横截面积为零，螺距为零的理想模型．实际上以上假设并不真实存在，所以使得穿过L 的电流为I ，因此实际螺线管若是无限长时，只是外B 的轴向分量为零，而垂直于轴的圆周方向分量rIB πμ20=⊥,r 为管外一点到螺线管轴的距离．题 10.6 图10.7 如果一个电子在通过空间某一区域时不偏转，能否肯定这个区域中没有磁场?如果它发生偏转能否肯定那个区域中存在着磁场?解：如果一个电子在通过空间某一区域时不偏转，不能肯定这个区域中没有磁场，也可能存在互相垂直的电场和磁场，电子受的电场力与磁场力抵消所致．如果它发生偏转也不能肯定那个区域存在着磁场，因为仅有电场也可以使电子偏转．10.8 已知磁感应强度0.2=B Wb/m 2的均匀磁场，方向沿x 轴正方向，如题9-6图所示．试求：(1)通过图中abcd 面的磁通量；(2)通过图中befc 面的磁通量；(3)通过图中aefd 面的磁通量．解： 如题10.8图所示题10.8图(1)通过abcd 面积1S 的磁通是24.04.03.00.211=⨯⨯=⋅=S BΦWb(2)通过befc 面积2S 的磁通量022=⋅=S BΦ(3)通过aefd 面积3S 的磁通量24.0545.03.02cos 5.03.0233=⨯⨯⨯=θ⨯⨯⨯=⋅=S B ΦWb (或24.0-Wb )题10.9图10.9 如题10.9图所示，AB 、CD 为长直导线，C B为圆心在O 点的一段圆弧形导线，其半径为R ．若通以电流I ，求O 点的磁感应强度．解：如题10.9图所示，O 点磁场由AB 、C B、CD 三部分电流产生．其中AB 产生 01=BBC 产生RIB 1202μ=，方向垂直向里CD 段产生 )231(2)60sin 90(sin 24003-πμ=-πμ=︒︒R I R I B ，方向⊥向里 ∴)6231(203210ππμ+-=++=R I B B B B ，方向垂直向里．10.10 在真空中，有两根互相平行的无限长直导线1L 和2L ，相距0.1m ，通有方向相反的电流，1I =20A,2I =10A ，如题10.10图所示．A ，B 两点与导线在同一平面内．这两点与导线2L 的距离均为5.0cm ．试求A ，B题10.10图解：如题10.10图所示,A B方向垂直纸面向里42010102.105.02)05.01.0(2-⨯=⨯+-=πμπμI I B A T52010103310502050102-⨯=⨯++-=..)..(πμπμI I B B T(2)设0=B在2L 外侧距离2L 为r 处则02)1.0(220=-+rI r Iπμπμ 解得 1.0=r m题10.11图10.11 如题10.11图所示，两根导线沿半径方向引向铁环上的A ，B 两点，并在很远处与电源相连．已知圆环的粗细均匀，求环中心O 的磁感应强度．解： 如题10.11图所示，圆心O 点磁场由直电流∞A 和∞B 及两段圆弧上电流1I 与2I 所产生，但∞A 和∞B 在O 点产生的磁场为零。

电磁场实验讲义实验一 二线输电线静电场的造型 一、试验目的：1.学习两维电场模拟的原理与方法。

2.通过测量等位线及绘制电力线，学习电场图形的描绘方法。

二、实验原理（见教材静电模拟一节） 三、实验内容及步骤1、 将方格纸和导电纸的相对位置固定好，定好方格纸的坐标原点及x 轴y 轴。

2、连接线路，调节电源电压为9V ，依次测绘对电源负极电位分别为1V 、2V 、3V 、4V 、4.5V 、5V 、6V 、7V 、8V 时的各等位线。

四 实验原理1. 两导线电轴之间的电场是平行平面场;2. 电力线与等位线正交, 由于两线输电线的等位线方程为22222)12(2)11(-=+-+-K bK y b K K x所以得电力线方程为:2222)(c b c y x +=++3. 利用静电比拟原理, 使用电流线模拟电力线. 五、实验设备1.模拟试验台一套（导电纸半径为90mm ，电极半径为6.5mm ，电极几何中心连线构成的弦对应的圆心角为120）直流稳压电源一台; 数字万用表一只六、总结报告要求1.在实验用的方格纸上描绘等位线。

2.根据实验测得的等位线，描绘电力线，并与理论计算所得的电力线进行比较。

3.根据实验结果，试分析主要是哪些因素影响本实验精度？你认为这些因素是否可以解决。

实验二 接地电阻的研究 一、试验目的：1.学习用模拟实验的方法研究场的问题。

2.研究接地电阻与接地器的形状、大小以及埋入深度的关系。

3.观察接地器周围导电媒质表面上电位的分布。

二、原理与说明1.接地电阻指电流由接地装置流入大地再经大地向远处扩散时所遇到的电阻。

接地电阻主要是接地体到无限远处的大地的电阻，而接地线和接地体本身的电阻一般可以忽略。

对于半球埋地的接地器的电阻，可以用镜像法求解。

对于整个球埋入地下，而地面的影响又不可以忽略时，也可以用镜像法近似求解。

实际工作中，会遇到一些问题，它们既难通过实验获得满意的解答，又不便于实地测量，这类问题可以用“模拟法”研究。

“电磁场与电磁波”和“微波技术”课内实验大纲及实验指导书唐万春，车文荃编制陈如山审定南京理工大学通信工程系2006年12月目录1．“电磁场与电磁波”课内实验大纲2．“电磁场与电磁波”课内实验指导说明书实验一电磁波参量的测定实验二电磁波的极化3．“微波技术”课内实验大纲4．“微波技术”课内实验指导说明书实验一传输线的工作状态及驻波比测量实验二微波网络散射参量测试5．“电磁场与电磁波”和“微波技术”课内实验评分标准南京理工大学实验教学大纲课程名称：电磁场与电磁波开课实验室：电磁场与微波技术实验室执笔人：唐万春审定人：陈如山修（制）订日期： 2005年4月*由学校出版、印刷的实验教材（或指导书），统一写作“南京理工大学出版”。

“电磁场与电磁波”课内实验指导书唐万春编写南京理工大学通信工程系二00六年十二月实验一电磁波参量的测定实验1.实验目的a)观察电磁波的传播特性。

b)通过测定自由空间中电磁波的波长，来确定电磁波传播的相位常数k和传播速度v。

c)了解用相干波的原理测量波长的方法。

2.实验内容a)了解并熟悉电磁波综合测试仪的工作特点、线路结构、使用方法。

b)测量信号源的工作波长（或频率）。

3.实验原理与说明a)所使用的实验仪器分度转台晶体检波器可变衰减器喇叭天线反射板固态信号源微安表实验仪器布置图如下：体检波器图1 实验仪器布置图参阅图1。

固态信号源所产生的信号经可变衰减器至矩形喇叭天线，由喇叭天线辐射出去，在接收端用矩形喇叭天线接收，接收到的信号经晶体检波器后通过微安表指示。

b) 原理本实验利用相干波原理，通过测得的电磁波的波长，再由关系式2,k v f kπωλλ===得到电磁波的主要参量k ，v 等。

实验示意图如图2所示。

图中0r P 、1r P 、2r P 和3r P 分别表示辐射喇叭、固定反射板、可动反射板和接收喇叭，图中介质板是一23030()mm ⨯的玻璃板，它对电磁波进行反射、折射后，可实现相干波测试。

《电磁场》课程简介课程编号：06054001课程名称：中文/英文电磁场/ Electromagnetic Field学分：2.5学时：40 （实验：0 上机：0 课外实践：0）适用专业：电气工程及其自动化建议修读学期：第4学期开课单位：电气与信息工程学院电气工程系先修课程：高等数学、大学物理、复变函数与积分变换考核方式与成绩评定标准：闭卷考试百分制评定（期末考试卷面成绩占70%,平时成绩占30%）教材与主要参考书目：焦其祥，《电磁场与电磁波》，北京：科学出版社，2010年第2版。

内容概述：中文：本门课程属于电气工程及其自动化专业的专业基础课程，通过本门课程的学习，使学生在大学物理电磁学的基础上，进一步掌握电磁场基本概念；培养学生用场的观点对电气工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析与判断的初步能力；了解进行定量分析的基本途径，为进一步学习和应用各种较复杂的电磁场计算方法打下基础；通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生正确思维和严谨的科学态度。

英文：This course belongs to the professional basic course of Electrical Engineering and Its Automation. The students through studying this course can be to further understand the basic concept of electromagnetic field on the basis of in the College Physics of Electromagnetism. It will cultivate the students' ability with the preliminary view of electromagnetic field to use qualitative analysis and judgment of electromagnetic phenomena and electromagnetic process in electrical engineering. The knowledge of basic understanding methods of quantitative analysis can lay the foundation for further study and application of electromagnetic method in various complex calculations. During the logic analyzing process of electromagnetic theory, the students could be cultivated with correct thinking and rigorous scientific attitude.《电磁场》教学大纲课程编号：06054001课程名称：中文/英文电磁场/ Electromagnetic Field学分：2.5学时：40 （实验：上机：课外实践：）适用专业：电气工程及其自动化建议修读学期：第4学期开课单位：电气与信息工程学院电气工程系先修课程：高等数学、大学物理、复变函数与积分变换一、课程性质、目的与任务课程性质：本门课程属于电气工程及其自动化专业的专业基础课程，通过本门课程的学习，使学生在大学物理电磁学的基础上，进一步掌握电磁场基本概念；培养学生用场的观点对电气工程中的电磁现象和电磁过程进行定性分析与判断的初步能力；了解进行定量分析的基本途径，为进一步学习和应用各种较复杂的电磁场计算方法打下基础；通过电磁场理论的逻辑推理，培养学生正确思维和严谨的科学态度。

电路实验河海大学电工电子实验中心2011.8目录前言实验一、直流电路的测试与研究实验二、常用电子仪器的使用及典型信号的观测实验三、一阶动态电路时域响应的测试与研究实验四、稳态交流电路频域响应的测试与研究实验五、单相交流电路的测试与研究实验六、三相交流电路的测试与研究实验七、二端口网络的测试与研究实验八、受控电源的测试与研究实验九、移相器的设计与测试附选实验一二阶动态电路时域响应的测试与研究附选实验二Ｒ、Ｌ、Ｃ串联谐振电路的研究前言《电路实验》是根据电工电子综合实验教学大纲，为电工电子实践教学编写的系列教材中的第一册教学用书，主要介绍电工电子测试与实践基础知识和电工、电路实验，适用于工科电类各专业和非电专业的电工电子基础实践教学。

实践的重要环节是实验，而实验离不开测试。

为了今后能从容投入电工电子创新实践活动，在电工电子实践教学环节的第一阶段，同学首先要注重电工电子测试与实践基础知识的全面、系统学习，使自己牢固掌握电工电子基本测试原理与方法。

本书将电工电子基本测试技术融汇在各实验中详细渐进地给予介绍，同学可通过事先预习和临场实践相结合加以掌握。

为了达到预期的实践能力培养目标，参与实践教学活动的师生还应该明确：一、实验目的《电路实验》课程的目的就在于培养学生：1、正确做好科学实验前各项预备、预习工作，对开放性实验进行实验地点联系、实验时间协调、实验环境布置的能力；2、正确运用理论指导科学实验的能力；3、正确使用实验设备进行科学实验的能力；4、正确编制科学实验计划、方案，正确设计实验实施步骤和应急措施的能力；5、正确动手进行实验操作，实施科学实验的能力；6、正确综合分析实验数据、现象，找出实际规律，总结实验结论，编写科学实验报告的能力；7、正确分析和解决科学实验中遇到的实际问题，正确排查处理实验故障，改进科学实验计划、方案的能力；8、正确进行资料查询，课题设计，工艺制作，实验调试，成果鉴定等初步设计性实验的能力；9、互相交流、协作攻关的创新能力；二、实验须知1、参与实验的学生按学号顺序，固定在实验桌位上进行试验。