第5课 变压器与三相异步电动机（教案）-《电工电子技术基础与应用》同步教学（航空工业出版社）

课题 变压器与三相异步电动机（一）——认识变压器 课时 2课时（90 min） 教学目标 知识技能目标： （1）掌握磁路的基本物理量和基本定律 （2）掌握变压器的工作原理和外特性 （3）能够对单相变压器的变比及外特性进行测试 素质目标： （1）树立科技成才、技能报国的人生理想 （2）树立勇于探索、追求真理的职业精神 教学重难点 教学重点：磁路的基本物理量和基本定律，变压器的工作原理和外特性 教学难点：对单相变压器的变比及外特性进行测试 教学方法 案例分析法、问答法、讨论法、讲授法 教学用具 电脑、投影仪、多媒体课件、教材 教学过程 主要教学内容及步骤 课前任务 【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载“任务工单——测试单相变压器的变比和外特性”，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学了解变压器的相关知识 【学生】完成课前任务 考勤 【学生】班干部报请假人员及原因 任务导入 【教师】提出以下问题： 变压器的作用是什么？其工作原理是怎样的？ 【学生】思考、举手回答 传授新知 【教师】通过学生的回答引入要讲的知识，介绍磁路和变压器的相关内容 3.1.1 磁路 ✈【教师】组织学生观看“磁通与磁路的分类”视频（详见教材），让学生对相关知识有一个大致了解 线圈通电后，其周围和内部会产生磁场。空心载流线圈产生的磁场较弱，为了得到较强的磁场并加以有效利用，工程上常用铁磁性材料做成一定形状的铁芯，然后将线圈绕在铁芯上组成铁芯线圈电路。当线圈中通过电流时，铁芯即被磁化，从而使电流产生的磁场大大增强。对于铁芯线圈电路，通电线圈的磁通将集中通过铁芯，这种磁通集中通过的路径便称为磁路。 1．磁路的基本物理量 1）磁感应强度 磁感应强度B是表示磁场中某点磁场的强弱和方向的物理量，它是一个矢量。若磁场中各点的磁感应强度大小相等、方向相同，则这样的磁场称为均匀磁场。在均匀磁场中，磁感应强度在数值上可看作是与磁场方向相垂直的单位面积内所通过的磁通，因此磁感应强度又称磁通密度，即 （3-1） 在国际单位制中，磁感应强度的单位为特（T）。磁感应强度的方向与电流方向之间的关系可用右手螺旋定则来确定。 2）磁导率 磁导率μ是用于衡量物质导磁能力大小的物理量，其单位为亨每米（H/m）。真空中的磁导率为一个常数，用表示，即。为了便于比较，通常用相对磁导率来表示不同物质的导磁能力，即 （3-2） 3）磁场强度 磁场强度H是分析磁场时所引入的一个辅助物理量，空间中某点的磁场强度与该点磁感应强度的关系为 （3-3） 磁场强度也是矢量，在均匀磁介质中，磁场强度的方向与磁感应强度的方向一致。在国际单位制中，磁场强度的单位为安每米（A/m）。 2．磁路的欧姆定律 实验表明，在铁芯线圈电路中，线圈的电流越大，线圈的匝数越多，产生的磁通就越多。通常把线圈匝数与线圈电流的乘积NI称为磁通势，用F表示，即 （3-4） 磁通势相当于电路中的电动势，它是一个标量，其单位为安（A）。 磁路中的磁通等于作用在该磁路上的磁通势F除以磁路的磁阻，这就是磁路的欧姆定律，即 （3-5） 式中： l ——磁路的平均长度，单位为米（m）； S ——磁路的横截面积，单位为平方米（m2）； ——磁路的磁阻，，单位为每亨（1/H）。 由于铁磁性材料的磁导率不是常数，因此磁路的欧姆定律通常不能用于定量计算，只能用于定性分析。磁路与电路有着许多相似之处，两者的比较如表3-5所示。 ✈【教师】通过多媒体展示“磁路和电路的比较”表格，介绍相关知识 表3-5 磁路和电路的比较 磁路 电路 磁通势F 电压U 磁通Φ 电流I 磁感应强度B 电流密度J 磁阻 电阻 磁路欧姆定律 电路欧姆定律 【点拨】 在表3-5中，γ为电导率，，单位为西每米（S/m）。其中，ρ为电阻率，它是用于表示各种物质电阻特性的物理量。某种材料的导线，长度为1 m、横截面积为1 mm2时，在常温下（20 ℃）的电阻值称为这