5.1 电磁场与电磁基本物理量（课件）-《电工技术基础与技能》同步精品课堂（机工版·第3版）

项目5 磁路与电感应用技术 5.1 电磁场与电磁基本物理量 《电工技术基础与技能》（机械版•第3版） 同步精品课堂 1 学习目标 知识目标 1.牢记磁场基本物理量定义公式，准确进行计算。 2.掌握电磁感应、自感互感等现象及相关定律。 能力目标 1.能够运用定则分析电磁问题，解决简单电路故障。 2.学会设计简单电磁实验，验证相关物理规律。 情感目标 1.培养对电磁学的兴趣，积极探索电磁奥秘。 2.增强学习自信，克服困难，提升科学素养。 项目5 磁路与电感应用技术 导入情景 01 这些设备在我们生活中很常见，但它们工作都离不开一种神秘的力量，大家知道是什么吗？ 新知学习 02 一、磁场 1.磁场的产生 把一个磁体放在另一个磁体附近，两个磁体的磁极之间会产生相互作用力:同性磁极之间互相排斥，异性磁极之间互相吸引，这是自然现象，与电荷间的相互作用力相似。 磁极之间的相互作用力也不是在磁极直接接触时才发生的，而是通过两磁极之间的空间传递的。 磁场是由磁体产生的，有磁体才有磁场。磁场的两极用N(正极)和S(负极)来表示。 新知学习 02 一、磁场 2、通电导线周围的磁场 【磁力线】表示磁场强弱和方向，用带箭头的线表示。箭头方向表示磁场方向，线的疏密表示磁场的强弱。磁力线从 N极指向S极。 新知学习 02 一、磁场 【右手螺旋定则】在通电直导线中，用右手握住通电直导线，让拇指指向电流方向，四指弯曲，那么四指所指的方向就是磁场的绕行方向;在通电螺线管中，四指指向电流的方向，拇指的指向即为磁场的方向(N极)，通电螺线管的磁场都集中在螺线管内部，这是铁心磁路的理论依据。 新知学习 02 一、磁场 【右手螺旋定则】在通电直导线中，用右手握住通电直导线，让拇指指向电流方向，四指弯曲，那么四指所指的方向就是磁场的绕行方向;在通电螺线管中，四指指向电流的方向，拇指的指向即为磁场的方向(N极)，通电螺线管的磁场都集中在螺线管内部，这是铁心磁路的理论依据。 新知学习 02 一、磁场 3.磁场中的通电导体会受到力的作用 如图 5-3a所示，当给处在U形磁铁中的导体通一直流电，导体会出现摆动。说明通电导体在磁场中受到了力的作用。这是一个非常重要的发现，因为发现了这个现象之后，才出现了电动机及电动设备 新知学习 02 一、磁场 4.磁场的能量 磁场除了具有大小和方向，还有能量。线圈中的磁场能量是由电流产生的，线圈中有电流，线圈储有能量，电流消失，能量释放。磁场的建立过程是磁场的储能过程;磁场的消失过程是磁场能量的释放过程。因为磁场具有能量，磁场之间才会有力的作用。 新知学习 02 二、磁场的基本物理量 磁感应强度 【磁感应强度的定义】在匀强磁场中(磁场均匀分布，见图5-5)，垂直于磁场的通电导体，所受到的磁场力跟电流和导线长度l的乘积儿的比值，称为磁感应强度，表达式为 新知学习 02 二、磁场的基本物理量 磁场中通电导体所受电磁力 F 根据通电导体在磁场中要受到电磁力的作用，定义了磁感应强度B。把磁感应强度B的公式变形，就得到磁场对通电导体的作用力公式 F=BIL 新知学习 02 二、磁场的基本物理量 磁通 Φ 【磁通定义】在匀强磁场中，磁感应强度 B与垂直于它的某一面积S的乘积，称为该面积的磁通，用 φ 表示 Φ=BS 磁通也是矢量，方向与磁感应强度的方向相同。式(5-4)只适用于磁场方向与面积垂直的匀强磁场。当面积S与磁场方向不垂直时，则磁通为 Φ=BSsin 新知学习 02 二、磁场的基本物理量 磁导率μ 将一个空心线圈通人电流1，在线圈的下部放一薄铁片，线圈对薄铁片的吸力很小，薄铁片不动;当通电电流不变，在线圈中插入一铁棒，线的吸力大增，将薄铁片吸起。这一现象表明:同一线圈通过同一电流，如磁场中的导磁物质不同(空气或铁)，其磁场强弱不同。 新知学习 02 二、磁场的基本物理量 磁场强度 H 当通电线圈的匝数和电流不变时，线圈中的磁场强弱与线圈中的导磁物质有关。尤其是铁磁材料，其不同类型磁导率不同，同一类型其磁导率u值也不是常数，使磁场的计算比较复杂，因此引人了一个与物质的磁导率无关的辅助量来表示磁场的强弱，称为磁场强度。 磁场强度定义：磁场中某点的磁感应强度B与介质的磁导率μ之比，称为该点的磁场强度，用日表示，即 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 1： 在串联电路中，各电阻上的电压之和等于（ ） A. 总电压 B. 零 C. 最小电压 D. 最大电压 答案：A 解析：在串联电路中，各电阻上的电压之和等于总电压。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 2： 以下哪个元件通常用于电路中的储能（ ） A. 电阻 B. 电容 C. 电感 D. 二极管 答案：B 解析：电容能够储存电荷并在需要时释放，因此通常用于电路中的储能。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 3： 在并联电路中，各支路的电流之和等于（ ） A. 总电流 B. 零 C. 最小电流 D. 最大电流 答案：A 解析：在并联电路中，各支路的电流之和等于通过干路的总电流。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 4： 以下哪个元件在电路中起到保护作用（ ） A. 电阻 B. 保险丝 C. 电容 D. 电感 答案：B 解析：保险丝是一种安全装置，当电流超过一定限度时，它会熔断从而切断电路，起到保护作用。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 5： 以下哪个不是电路的基本元件（ ） A. 电源 B. 负载 C. 开关 D. 变压器 答案：D 解析：电路的基本元件包括电源、负载和开关（有时还包括导线）。变压器虽然也是电路中的重要元件，但它不是构成电路的基本元件之一。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 6： 以下哪个物理量表示电场力对电荷所做的功与电荷量的比值（ ） A. 电压 B. 电流 C. 电阻 D. 电容 答案：A 解析：电压是电场力对单位正电荷所做的功，即电场力对电荷所做的功与电荷量的比值。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 7： 以下哪个不是交流电的特点（ ） A. 电流方向不变 B. 大小随时间变化 C. 方向随时间变化 D. 周期性地变化 答案：A 解析：交流电的特点是电流的大小和方向都随时间作周期性变化。因此，“电流方向不变”不是交流电的特点。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 8： 以下哪个公式用于计算电容器的电容（ ） A. C=U/I B. C=I/R C. C=Q/U D. C=R*I 答案：C 解析：电容器的电容C等于其储存的电荷量Q与其两端电压U的比值，即C=Q/U。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 9： 在电路中，如果负载增加，则电源的输出电流将如何变化（ ） A. 增加 B. 减少 C. 保持不变 D. 无法确定 答案：A 解析：在电路中，如果负载增加（即负载电阻减小），则根据欧姆定律I=U/R，电源的输出电流将增加。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 10： 以下哪个元件在电路中起到变换电压的作用（ ） A. 电阻 B. 电容 C. 变压器 D. 电感 答案：C 解析：变压器是一种能够变换交流电压的装置，通过电磁感应原理实现电压的升高或降低。 在本次课程中，我们围绕电磁场与电磁基本物理量展开了系统学习。首先探究了磁场的奥秘，知晓磁体及电流均可产生磁场，其方向可借右手螺旋定则判断，且通电导体于磁场中受力，受力方向遵循左手定则。 接着深入学习磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度等物理量，明晰它们的定义、计算公式及相互关联，这对定量分析磁场意义重大。同时，认识到铁磁材料磁化特性，其磁导率高，在电磁设备中作用关键。 课程重点在于熟练运用定则判断方向及准确计算物理量，而理解铁磁材料磁化微观原理则是难点。 课堂小结 04 课堂小结 04 作业布置 05 运用右手螺旋定则画出通电螺线管的磁场方向。 计算给定条件下通电导体在磁场中的受力大小。 感谢观看 $$