电工基础第四章教案
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第四章 磁与电磁感应 §4-1、磁感应强度和磁通 教学目的 1. 了解磁场、磁感应线的概念磁感应强度磁通的概念; 2. 掌握磁感应强度磁通的概念及其应用。 教学重、难点 教学重点:掌握磁感应强度磁通的概念及其应用; 教学难点:掌握磁感应强度磁通的概念及其应用; 教学方法:讲授法 教学时数:2课时授完。 教具:黑板、多媒体课件等。 教学过程: I、复习提问: II、讲授新课:
一、磁体与磁感线 1、磁性:某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫做磁性 2、磁体:具有磁性的物体叫做磁体。分为天然磁铁和人造磁铁,常见的人造磁体有条形磁体,蹄形磁体和磁针等。
3、磁极:磁铁两端磁性最强的地方;任何磁铁都有一对磁极,一个叫南极用S表示,一个叫北极用N表示。
4、磁极之间存在相互作用,同性相斥,异性相吸。磁极不能单独存在。
异名磁极同名磁极 5、磁场:在磁力作用的空间,有一种特殊的物质叫磁场 6、磁感线:在磁场中画出一系列曲线,曲线上任意一线切线的方向就是该点的磁场方向
条形磁体的磁感线 7、磁感线的特点
S N 1.磁感线是空间分布的 2.磁感线是假想的曲线,不真实存在 3.任意两条磁感线不相交 4.磁感线是闭合曲线,外部从N极指向S极内部从S指向N (与电场线不同) 二、电流的磁效应 电流的磁效应:通电导体的周围存在着磁场这种现象叫做电流的磁效应,磁场的方向取决于电流方向,用右手螺旋定则判断。 1、通电长直导线的磁场方向: (1)判定方法:右手握住导线并把拇指伸开,用拇指指向电流的方向,四指环绕的方向就是磁场的方向。
2、通电螺线管的磁场方向: 1)判定方法:右手握住螺线管并把拇指伸开,弯曲的四指表示电流的方向,拇指所指的方向就是通电螺线管N极的方向。
通电螺线管的磁场方向 三、磁感应强度和磁通 1、磁感应强度(B) 动动手:下图为一个匀强磁场,磁场方向如下图所示
导线 电流方向电流方向
磁场方向
拇指:磁场方向 N S 电流 手指:电流方向 现象:当电路中有电流通过时,载流导线MN受到力的作用向上运动,弹簧缩短。 结论: (1)磁感应强度公式: B是导体所在处的磁感应强度,单位特斯拉(T) (2)方向:磁场中某点磁感线的切线方向为该点的磁感应强度方向. 3)磁感应强既反映了某点磁场的强弱、又反映了该点磁场的方向,磁感应强是矢量。 (4)匀强磁场:如果磁场中各点的磁感应强度B的大小和方向完全相同,这种磁场叫匀强磁场,如下图所示
在匀强磁场中,磁感线是平行、等距的直线 2、磁通(φ) (1)定义:磁感应强度B与其垂直的某一截面积S的乘积
φ是通过该面积的磁通,单位韦伯(Wb)
例题 在匀强磁场中,垂直磁场方向放置一根直导线,导线长为0.8m,导线中的电流为15A,导线在磁场中受到的力为20N,试求该匀强磁场的磁感应强度B。 解:根据磁感应强度的公式:
Ⅵ、课余作业:课本P98小练习1、2. V、教学后记: 第四章磁与电磁感应 §4-2 磁场强度
N S
匀强磁场
× × × × × × × × × × × × × × × × × × M B N
Rp E
+ -
FBILF
BIL
φ = BS
201.67150.8FBTTIL
教学目的 1、掌握磁导率、磁场强度的概念 2、掌握常见几种载流导体的磁场强度 教学重、难点 教学重点:1、磁场强度、磁感应强度的区别 2、载流螺线管磁场强度的计算。 教学难点:相对磁导率的理解与计算
教学方法:讲授法
教学时数:1课时授完。
教具:黑板、多媒体课件等。
教学过程: I、复习提问:[1]电流的磁效应 [2]磁感应强度及磁通
通过回顾通电螺线管周围存在磁场,如插入铁心,磁场的强弱会受怎么的影响? II、讲授新课: 一、磁导率: 1、磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量,用μ表示,其单位为H/m。由实验测得真空中的磁导率μ 0=4π×10-7H/m,为一常数。 2、根据相对磁导率的大小,可把物质分为三类: (1)顺磁物质 相对磁导率稍大于1。如空气、铝、铬、铂等。 (2)反磁物质 相对磁导率稍小于1。如氢、铜等。 (3)铁磁物质 相对磁导率远大于1,其可达几百甚至数万以上,且不是一个常数。如铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、铁氧体等。 二、、磁场强度(H) 1、定义:真空中,某点的磁场强度等于该点的磁感应强度与介质磁导率μ的比值 2、公式:
BH
B-----通电线圈的磁感应强度,单位特斯拉(T) H-----磁场中该点的强度,单位安培每米(A/m); μ----真空的磁导率,单位亨每米( H/m); 三、几种常见载流导体的磁场强度(H) 1、载流长直导线 (1)在载流长直导线产生的磁场中,有一点P,它与导线的 距离为r,如( a )图所示;实验证明该点磁场强度的大小与 导线中的电流成正比,与R成反比。
(2)公式: r2IH 2、载流螺线管 如果螺线管的匝数为N,长度为L,通电 电流为I,如右图所示。理论和实验证 明,其内部磁场强度为
方向:用右手螺旋定则来判断。 四、总结: 本节介绍了磁场强度与磁感应强度的关系及物理意义,并学会相关计算;正确理解两者含义及关系。
Ⅲ、课余作业: 课本P90小练习1、2、3. Ⅵ、教学后记:
第四章磁与电磁感应
LNIH§4-3电磁感应现象 教学目的 1、了解电磁感应现象 2、理解电磁感应现象产生的条件 教学重、难点 教学重点:1、电磁感应现象概念 2、感应电流产生条件 教学难点:感应电流产生条件的分析和总结 教学方法:多媒体演示电磁感应实验 教学时数:1课时授完。 教具:多媒体课件、实验器材等。 教学过程: I、导入:1820年奥斯特发现了电流的磁效应,揭示了电和磁之间的联系。受这一发现的启发,人们很自然地想到这样一个问题:既然电流能够产生磁场,反过来,磁场能不能产生电流呢? 下面我们就做一个小实验演示一下。
从实验中观察到什么现象? 电流表指针发生了偏转,电路中有电流产生,磁场可以产生电流。 II、讲授新课: 我们就把磁场产生电流的现象叫电磁感应现象,产生的电流叫感应电流。 电磁感应现象是英国科学家法拉第经过10年坚持不懈的努力发现的,电磁感应现象的发现进一步揭示了电和磁的关系,为后来麦克斯韦建立完整的电磁理论奠定了基础。同时,由于电磁感应现象的发现,导致后来发明了发电机、变压器等电器设备,从而使电能在生产和生活中得到了广泛的应用,开辟了电的时代。 既然电磁感现象意义如此重大,那么我们就通过下面两个小实验,总结出感应电流产生的特点
实验与分析 1、如右图,当磁铁N极向下插入线圈时
思考观察: + —
N ①磁铁N极(即原磁场)方向向哪?(向下) ②穿过线圈中的磁通量(即磁场线条数) 如何变化?(增加) ③电表指针向哪偏?(向正柱) ④线圈中感应电流方向如何?(看绕向) ⑤感应电流的磁场方向向哪?(上N下S) ⑥感应电流的磁场方向与原磁场方向相同吗?(相反) ⑦感应电流的磁场对磁铁(即原磁场)的靠近是吸引还是排斥? (排斥,即阻碍原磁场穿过线圈的磁通量的增加)
2、当磁铁N极向上抽出时 思考观察: ①磁铁N极(即原磁场)方向向哪?(向下) ②穿过线圈中的磁通量(即磁场线条数) 如何变化?(减少) ③电表指针向哪偏?(向负柱) ④线圈中感应电流方向如何?(看绕向) ⑤感应电流的磁场方向向哪?(上S下N ) ⑥感应电流的磁场方向与原磁场方向相同吗?(相同) ⑦感应电流的磁场对磁铁(即原磁场)的靠近是吸引还是排斥? (吸引,即阻碍原磁场穿过线圈的磁通量的减少) 归纳总结:
磁铁的运动 表针的摆动方向 磁铁的运动 表针的摆动方向
N极插入线圈 S极插入线圈 N极停在线圈中 不摆动 S极停在线圈中 不摆动 N极从线圈中抽出 S极从线圈中抽出 结论:只有磁铁相对线圈运动时,有电流产生。磁铁相对线圈静止时,没有电流产生。 感应电流的条件: 只要穿过闭合电路的磁通发生变化,闭合电路中就有感应电流产生。 楞次定律: 感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。 说明:(1)“总要”指楞次定律适应所有感应电流的方向判断 (2)对“阻碍”二字应正确理解。“阻碍”不是相反,不是阻止,而只是延缓了原磁通量的变化,在电路中的磁通量还是在变化的。 右手定则: 内容:伸开右手,使大拇指与其余四指垂直,并且都与手掌在一个平面内,让磁感线垂直进入手心,大拇指指向导体运动方向,这时四指所指的方向为感应电流的方向。