电工基础磁场全解

《电工基础教案》——磁场对电流的作用教案一、教学目标：1. 让学生了解磁场对电流的作用原理。

2. 让学生掌握安培力、洛伦兹力的概念及其计算方法。

3. 培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。

二、教学内容：1. 磁场对电流的作用原理2. 安培力的计算方法3. 洛伦兹力的计算方法4. 磁场对电流作用的应用实例三、教学重点与难点：1. 教学重点：磁场对电流的作用原理，安培力、洛伦兹力的计算方法。

2. 教学难点：安培力、洛伦兹力的计算方法及实际应用。

四、教学方法：1. 采用讲授法，讲解磁场对电流的作用原理、安培力、洛伦兹力的计算方法。

2. 采用案例分析法，分析磁场对电流作用的应用实例。

3. 采用互动教学法，引导学生提问、讨论、解答问题。

五、教学步骤：1. 引入话题：介绍磁场对电流的作用在实际生活中的应用，如电动机、发电机等。

2. 讲解磁场对电流的作用原理：阐述安培定律，介绍洛伦兹力。

3. 讲解安培力的计算方法：引导学生理解安培力的计算公式，并进行示例计算。

4. 讲解洛伦兹力的计算方法：引导学生理解洛伦兹力的计算公式，并进行示例计算。

5. 分析磁场对电流作用的应用实例：以电动机、发电机为例，讲解其工作原理。

6. 课堂互动：引导学生提问、讨论、解答相关问题。

7. 总结本节课内容：强调磁场对电流的作用原理及安培力、洛伦兹力的计算方法。

8. 布置课后作业：让学生运用所学知识解决实际问题，加深对磁场对电流作用的理解。

六、教学评估：1. 课后作业：评估学生对磁场对电流作用原理、安培力、洛伦兹力计算方法的掌握情况。

2. 课堂提问：评估学生在课堂上的参与程度，以及对知识点的理解深度。

3. 小组讨论：评估学生在团队合作中的表现，以及对问题的分析与解决能力。

七、教学资源：1. 教材：《电工基础》2. 课件：磁场对电流作用原理、安培力、洛伦兹力的计算方法及应用实例。

3. 实验器材：电流表、电压表、磁场发生器等。

八、教学进度安排：1. 第1周：讲解磁场对电流的作用原理。

P3 第一章电工基础知识本章介绍电工理论基本知识，这些知识是学习电气专业知识所必需的基础。

主要内容包括：直流电路及基本物理量,磁场及电磁感应、正弦交流电路、三相正弦交流电路。

第一节直流电路及基本物理量一、直流电路电路是由电气设备和电器元件按一定方式组成的，它为电流的流通提供了路径。

根据电路中电流的性质不同，电路可分为直流电路和交流电路。

电路中，电流的大小及方向都不随时间变化的电路，称为直流电路；电流的大小及方向随时间变化的电路,称为交流电路。

电路的种类很多，不论结构简单还是复杂,电路都包含以下三个基本组成部分。

1. 电源电路中，供给电路能源的装置称为电源，如蓄电池、发电机等.电源可以将非电能转换成电能。

2。

负载电路中,使用电能的设备或元器件称为负载,也叫负荷，如电灯泡、电炉等。

负载可以将电能转换为光能、热能等其他形式的能量。

3。

中间环节电路中连接电源和负载的部分称为中间环节,最简单的中间环节是开关和导线。

导线也叫电线，是电源与负载之间的连接线,它把电流由电源引出来，通过负载再送回电源，构成电流的完整回路.图1—1就是一个简单电路的示意图。

电路由外电路和内电路两部分组成。

外电路：图1－1中，由电源引出端1经导线、负载、仪表等环节,至返回端2的电路叫外电路。

内电路：电源本身电流的通路为内电路。

在图1－1中，指电源引出端1和2间,由发电机组成的电路。

电流在外电路被认为是从电源的正极流向负极，而在电源内部则相反,是由电源负极流向正极.在电源和外电路形成闭合回路后，电流才能产生。

如果电路断开,如图12所示,导线1点和2点间断开了，电流就不能流通了，此时称电路为断路或开路状态。

二、电流金属导体内的自由电子或电解液内的正负离子，通常都处在不规则的运动状态，因此在任一瞬间通过导体任一截面的电量能相互抵消，即导体内没有电流流过。

当导体内的自由电子受到电场力的作用后，电子就以一定方向移动。

在这种情况下，导体的任何截面（在任一瞬间），将有一定的电量通过,也就是说导体内有电流流动。

磁的基本知识：磁场、磁路、磁性材料线圈通入电流时，在其周围会产生磁场。

把线圈套在铁心上，磁场会加强而且集中，并能吸引铁磁物质，使之运动。

电磁吸盘、电磁阀、接触器、继电器等许多电气设备就是利用这种原理制成的。

磁场被认为是一种能量，能吸引铁磁物质运动做功，把线圈通入的电能转化为铁质运动的机械能。

借助于磁场，很容易实现电能和机械能的相互转换，导线切割磁场运动，导线会产生感应电动势，基于这种原理制成的发电机，就是把机械能转换为电能的一个实例。

通电的导体在磁场中会受力运动，基于这种原理制成的电动机，就是借助于磁场实现电能转换成机械能的实例。

变压器是借助磁场的变化，使一种电压等级的交流电能转化为另一种电压等级的电能。

以上事实说明了，一个电工仅掌握电路方面的知识，而不掌握磁路、磁场方面的知识，那么，他的知识是残缺不全的。

从本节课开始将分四篇来学习有关知识，内容不是具体介绍每个电气设备的电磁原理，而是介绍它们共有的最基本的磁知识。

这样，在学习各个电气设备时，才有扎实的基础。

（有些部分在初级电工基础知识里面也是接触过的，这里再加深一次）。

磁场和磁路如图下图a所示，线圈通入电流I时，在其周围产生磁场。

在图中，磁场用虚线形象化地表示，称为磁力线。

磁力线箭头方向表示磁场方向，磁力线是无始无终的闭合回线。

产生磁场的电流称为励磁电流或激磁电流，电流值与线圈匝数N 的乘积IN称为磁动势F，记作F=IN，单位为安匝。

所产生的磁场方向与励磁电流方向之间符合右螺旋定则。

磁场方向常用南（S）、北(N ）极来描述，图a中，线圈上方为S极，下方为N极，把线圈包含的一段磁路称为内磁路，未包含的磁路（即空气中的磁路）称为外磁路，外磁路的磁场方向由N极指向S极，内磁路磁场方向则由S极指向N极。

为使较小的励磁电流能产生较大的磁场，并把磁场集中在一定范围内加以利用，常把线圈套在由铁磁材料制成的一定形状的铁心中。

图b是电磁铁未吸合时的磁路。

由于铁磁材料容易导磁，故大部分磁力线在铁心中形成闭合回路，这部分磁通称为主磁通Φ，另外一小部分磁力线则不经过铁心而经过空气形成闭合回路，这部分磁通称为漏磁通，记作Φs。

电工基础复习3（磁场与电磁感应）一、磁场1）磁场是磁体周围存在的一种特殊物质，磁体通过磁场发生相互作用。

2）磁场的大小和方向可用磁感线来形象的描述：磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的切线方向表示磁场的方向。

2、电流的磁效应1）通电导线周围存在着磁场，说明电可以产生磁，由电产生磁的现象称为电流的磁效应。

电流具有磁效应说明磁现象具有电本质。

2）电流产生的磁场方向与电流的方向有关，可用安培定则，即右手螺旋定则来判断。

3、描述磁场的物理量1）磁感应强度BB是描述磁场强弱和磁场方向的物理量，它描述了磁场的力效应。

当通电直导线与磁2）铁磁性物质的B随H而变化的曲线称为磁化曲线，它表示了铁磁性物质的磁性能。

磁滞回线常用来判断铁磁性物质的性质和作为选择材料的依据。

6、磁路1）磁通经过的闭合路径称为磁路。

磁路中的磁通、磁动势和磁阻的关系，可用磁路El欧姆定律来表示，即m，其中RmRmS2）由于铁磁性物质的磁导率不是常数，因此磁路欧姆定律一般不能直接用来进行磁路计算，只用于定性分析。

二、电磁感应1、利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，用电磁感应的方法产生的电流，叫感应电流。

2、闭合回路中的一部分在磁场中作切割磁感线运动（磁通发生变化），回路中有感应电流。

3、右手定则：右手，磁力线垂直进入手心；大姆指，运动方向；四指，感生电流方向。

（在感应电流方向、磁场方向、导体运动方向中已知任意两个的方向可以判断第三个的方向。

）4．楞次定律：感应电流的方向，总是使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化，它是判断感应电流方向的普遍规律。

注意：阻碍原来的变化步骤：（1）原磁通方向，增大或减小；（2）感应电流的磁场方向；（3）安培定则——电流方向5、感应电动势E=BLVinθ（θ为B、V的夹角）6、E=N△Φ/△t（N为匝数△Φ/△t为磁通变化率E与磁通的变化率成正比）属于电磁感应现象的问题——右手定则——“电”磁场对电流作用的问题——左手定则——“力”7、导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象，自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。

第周第课时月日课题线圈中的磁场能知识目标了解线圈中的磁场能能力目标理解线圈中的磁场能的概念教学内容及组织教法[课题引入]1、提问相关知识2、引入本节课题[新课内容]（以讲解为主）磁场和电场一样具有能量，这在自感的实验中已经得到证明。

在电感线圈与白炽灯并联的电路中，切断电源的瞬间，白炽灯并不立刻熄灭，而是发出短暂的强光，将线圈中所储存的磁场能在下图中，在开关S 闭合的瞬间，线圈内的磁通发生变化，因而产生自感电动势，电路中转换成白炽灯的热能和光能释放出来。

在图中，在开关S闭合的瞬间，线圈内的磁通发生变化，因而产生自感电动势，电路中的电流i不能立刻由0变到稳定值I。

由于自感电流总要阻碍原电流的变化，可以判定，线圈的A端为自感电动势的正极，自感电动势的极性与电源电动势的极性刚好相反。

这样，电源电动势E不仅要供给电路中因产生热量所消耗的能量，还要反抗自感电动势做功，并把它转化为磁场能，储存在线圈的磁场中。

电流达到稳定值以后，磁通也达到稳定值，自感现象随之结束。

电源不再反抗自感电动势做功，线圈中的磁场能量达稳定值。

上述情况很像力学中的惯性现象。

惯性使物体在力的作用下不是立刻而是逐渐地达到某一确定速度；无论制动力多大，以速度v运动的物体也不能立刻被制动住。

自感也是一样，当电路接通时电流不能立刻达稳定值I，而是逐渐增大，需要经过一段时间才能达稳定值。

断开电源时也不能使电流立刻消失，尽管电路中有电阻存在，自感电动势使电流维持一段时间。

外力做功使物体动能增加，制动时物体自身做功，动能减少。

同样，电路接通时，磁场能量因反抗自感电动势做功而增加；电路断开时，线圈中的磁场能释放出来做功。

为了使做匀速直线运动的物体达到确定速度v，需要外力做功使物体动能增加，即 m是物体的质量。

理论和实验证明，线圈中的磁场能量为式中 L——线圈的电感，单位是亨[利]，符号为H；I——通过线圈的电流，单位是安[培]，符号为A；W L——线圈中的磁场能量，单位是焦[耳]，符号为J。