7.2 直流电机的基本工作原理（教案）-《电机与变压器》同步精品课堂（高等教育出版社）

《电机与变压器》教案 详 细 教 案 一、设计摘要 课程课题 任务7.2 直流电机的基本工作原理 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 直流电机的基本工作原理涉及电磁感应和电磁力的相互作用。在直流电机中，定子产生稳定的磁场，而转子（电枢）则通过电刷和换向器引入直流电流。电流在电枢中流动时，会受到定子磁场的作用力，这个力称为洛伦兹力，它推动电枢旋转。为了保持电枢旋转，换向器会在适当的时候改变电流方向，使得电磁力的方向始终推动电枢向同一方向旋转。 背景分析 变压器的分类主要基于其用途、冷却方式、相数、频率和结构等。例如，按用途可以分为电力变压器和仪用变压器；按冷却方式可以分为油浸式和干式；按相数可以分为单相和三相变压器；按结构可以分为芯式和壳式等。在课程中，了解变压器的结构和分类对于学习其工作原理、设计、应用和维护至关重要。这有助于学生在实际工作中选择合适的变压器类型，以满足特定的技术要求和操作条件。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养学生利用电机拖动技术解决实际工程问题的能力。 掌握电磁感应与右手定则 掌握直流发电机的基本工作原理 掌握并学会直流发电机恒定电动势的产生的内容 学习任务 描述 掌握电磁感应与右手定则 掌握直流发电机的基本工作原理 掌握并学会直流发电机恒定电动势的产生的内容 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握电磁感应与右手定则 掌握直流发电机的基本工作原理 教学难点 掌握并学会直流发电机恒定电动势的产生的内容 教学难点突破方法 重新梳理电机在国民经济中的作用，强化对知识难点的深度把握，调整本节课的相关内容，利用简明易懂的语言，深入浅出的方式，阐述基础理论知识，做到粗细结合、详略得当， 有助于学生的学习和理解。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、 自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《电机与变压器》，主编：王生，2015年3月第5版；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 预习直流发电机恒定电动势 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入] （3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） [探索新知] （2分钟） 直流电机，一般指换向器式直流电机。直流电机包括直流发电机和直流电动机。它们具有 相同的结构，只是直流发电机是由原动机拖动旋转而发电，它是将机械能转换成电能的设备；直 流电动机则是接在直流电源上，产生电磁转矩，拖动各种工作机械工作，它是将电能转变为机械 能的设备。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） 一 、直流发电机 1. 电磁感应与右手定则 从物理学中可知，在磁感应强度为B的均匀磁场中，当一根有效长度为L 的导体，做垂直切 割磁感线运动时，则在导体L 上产生感应电动势。这种由于导体切割磁感线而使导体产生电动 势的现象，称为电磁感应。其感应电动势的大小计算规律，称为电磁感应定律，公式为 e =BLv (7-1) 其中，v为导体的运动速度；电动势e 的方向可按右手定则确定，即伸开右手，让拇指与其余四指 在同一平面内，且互相垂直。将右手放入磁场中，让磁感线垂 直穿入手心，大拇指指向导体的运动方向，其余四指所指的方 向，便是导体中感应电动势的方向，如图7-12所示。 2.直流发电机的基本工作原理 3.直流发电机恒定电动势的产生 上述的发电机，电动势方向虽然不变，但大小是脉动的，而且波动很大，这样的电动势是不符 合实际要求的。要减少电动势的波动程度，可以在电枢上适当增加线圈数和换向片数。例如，在 电枢上绕两个线圈，即每隔90°就有一个线圈边，如图7-14(a) 所示。这样换向后半波电动势将 相差90°,其合成的电动势波形如图7-14(b) 所示，波动程度已显著减小。实际应用的直流电机 中线圈数总是较多的，磁极对数也不只是一对，电动势的波动程度很小。 主要讲解直流发电机。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT 的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 二 、直流电动机 1.直流电动机工作的理论基础 直流电动机工作的理论基础是基于电磁力定律，即通电导体在磁场中会受到力的作用。在 磁感应强度为B的磁场中，放置一条长度为L的导体，且与磁感线方向垂直。 2. 直流电动机的基本工作原理 3.直流电动机恒定转矩的产生 要保证电动机连续平稳地旋转，单靠一对换向器是不可能实现的。为了使载流导体在磁场中所受到的电磁力形成一种方向不变，大小也不变的恒定转矩，则要增加换向片数来解决。如果 每极换向器片数增至8片以上(相应也要增加线圈数),就可以使转子上得到的转矩，从脉动的 转矩变成几乎不变的恒定转矩。 教师根据直流电动机讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握工序等主要流程的内容 突破了课程内容难点。 三、直流电机的可逆性 从直流发电机和直流电动机的基本原理可知，直流发电机和直流电动机在结构上是相同的， 两者没有本质的区别。所不同的是外界所加的条件不同。用动力机械带动直流电机旋转，它就 成为发电机；若给直流电机电枢通电，直流电机就旋转，输出转矩，带动其他机械旋转，它就成为 电动机。所以一台直流电机，既可作为发电机运行，也可作为电动机运行。其内部运行机制仅仅是电流方向发生了改变，这就是直流电机的可逆性。 教师讲解直流电机的可逆性，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结直流发电机恒定电动势。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） （引入思政教育：认认真真、严谨细致的工作态度、团队合作精神） 直流电机是一种将直流电能转换为机械能的电机。其基本工作原理基于洛伦兹力定律，即电流在磁场中受到力的作用。电机由定子和转子两部分组成：定子产生磁场，转子（电枢）中通过电流。当电枢中的电流与定子磁场相互作用时，会产生转矩，使电机转动。为了维持持续旋转，电机采用换向器和电刷结构，周期性改变电流方向，确保转矩方向一致。直流电机的转速和转矩可通过调整电枢电压和电流来控制。此外，直流电机的励磁方式（如他励、并励、串励）也会影响其性能和应用。通过这门课程，学生应能理解直流电机的构造、工作原理以及控制方法，并能应用于实际问题的解决。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作 业（13分钟） [完成作业] （13分钟） 1.简述直流发电机的基本工作原理。 2.简述电磁感应与右手定则。 3.简述直流发电机恒定电动势的产生。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 在教授直流电机的基本工作原理课程时，我首先通过直观的动画和图解来引导学生理解直流电机的构造，包括定子、转子、电刷和换向器等关键部件。然后，我重点讲解了直流电机的工作原理，包括磁场的产生、电流通路和力矩的产生，以及电刷和换向器如何协同工作以维持电流方向，确保电机连续运转。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$