4-3學習磁場對電流的作用

1、專業(yè)課教案本（20132014學年度第一學期）任課學科 電工技術(shù)基礎(chǔ) 任課班級 教師姓名 鞏琦 山西省介休市職業(yè)中學校程名稱電工技術(shù)基礎(chǔ)授課日期 課時數(shù)2教學內(nèi)容4-3學習磁場對電流的作用授課班級教 學 目 標知識目標：1、掌握磁場對運動電荷作用力大小的計算和方向的判斷方法。 2、掌握磁場對通電直導體作用力的大小和判斷方法。3、理解通電線圈在磁場中的受力情況，了解霍爾效應(yīng)。技能目標：1能識別常見鐵磁材料2能根據(jù)要求正確選擇磁性材料。3掌握不同鐵磁材料的不同用處。素質(zhì)目標：1. 具備必要的動手能力，能團隊協(xié)作完成任務(wù)。2. 具備安全操作基本技能，遵守用電操作規(guī)范教 學

2、 重 點短路電流的計算、電力變壓器的選擇學習評價標準評價項目評 價 標 準權(quán)重%認識常見的電器符號（1）每認識錯誤一個，扣2分；（2）不了解功能，每處扣2分。20根據(jù)電路圖選擇元器件（1）選擇錯誤，每個扣2分；（2）不會選擇扣2分；25連接電路（1）不按要求接線的，扣15分；（2）選擇不符合要求的每處扣2分（3）不懂電路圖的扣10分35檢查根據(jù)具體情況而定20安全文明生產(chǎn)違反安全、文明生產(chǎn)規(guī)程，扣540分定額時90min按每超時5min扣5分計算備注除定額時間外，各項目的最高扣分不應(yīng)超過配分數(shù)工作（實訓）任務(wù)單工作（實訓）任務(wù)學習磁場對電流的作用實訓室電子電工電拖實訓室學生實訓前準備知識準備認

3、識電路，了解電路的基本組成及各部分的功能，能夠識讀常用電氣器件的圖形符號。資料收集視頻資料設(shè)備、材料電源、開關(guān)、導線、用電器任務(wù)標準任務(wù)量任務(wù)標準要求所有時間每兩人一組分析電路圖，制定操作步驟電路圖分析清楚的情況下開始操作。90分鐘任務(wù)操作步驟1.老師講解電路的基本組成及各部分的功能2. 識讀常用電氣器件的圖形符號3.根據(jù)所給的電路圖，按照操作步驟完全電路圖的識別、元器件的選擇、電路的連接4.對電路進行分析評價注意事項操作中注意安全問題教 學 過 程教師活動學生活動任務(wù)分析：1、給學生明確工作任務(wù)。講解電路的基本組成及各部分的功能2、教師運用教學PPT展示設(shè)備原理并講解注意事項。圖片展示：開關(guān)

4、、電池、燈泡等等；視頻展示：簡單的發(fā)光電路連接。3、教師提問：認識圖中所給的電器符號？如何選擇元器件？ 4、接受學生的咨詢。任務(wù)分配：1為學生提供所需工具器材，并提示設(shè)備安全注意事項。為學生分配作業(yè)場地。2.接受學生咨詢并監(jiān)控學生的討論。3對安裝步驟提出修改意見。任務(wù)實施：1按要求分析電路圖、并能根據(jù)要求選擇正確的元器件2監(jiān)控學生的操作并及時糾正錯誤。3.回答學生提出的問題。4.對學生的安裝結(jié)果進行檢查。5須合格后才能離開實訓室。任務(wù)檢查：1.監(jiān)控學生的操作并及時糾正錯誤。2.聆聽學生的評價任務(wù)分析：原來磁場對處于其中的載流導體和通電線圈都會產(chǎn)生力的作用。當導體中的電流方向一定時，磁場對其產(chǎn)生

5、的作用力方向如何呢？產(chǎn)生的作用力的大小如何求解呢？在什么情況下，磁場對其產(chǎn)生的作用力最大呢？磁場對電流的作用有什么實際意義？通過本任務(wù)的學習，我們將找到上述問題的答案。任務(wù)描述實際生產(chǎn)中，電動機是不可缺少的拖動設(shè)備。給直流電動機的線圈通入直流電，它就會轉(zhuǎn)動起來，這是為什么呢？知識鏈接一、 磁場對運動電荷的作用與磁力線不平行運動的電荷會受到磁場的作用力，這個力叫做洛侖茲力。在均勻磁場中，當電荷的運動方向與磁場方向垂直時，洛侖茲力F的大小與磁感應(yīng)強度B、電荷的運動速度v及電荷量q成正比，即 F=Bqv上式中B均勻磁場的磁感應(yīng)強度，單位為特（T）； q電量，單位為庫侖（C）； v電荷的運動速度，單位

6、為米 / 秒（m/s）； F洛侖茲力，單位為牛頓，簡稱牛（N）。 洛侖茲力的方向用左手定則確定：伸出左手，使拇指與其余四指垂直，讓磁力線垂直穿過手心，四指指向正電荷的運動方向，則拇指所指的方向就是洛侖茲力的方向。電荷的運動方向與磁場方向成a角，如圖2-17所示，電荷受到的洛侖茲力的大小為 F=Bqvsina由上式可知，當v=0時，F(xiàn)=0，說明磁場對靜止電荷沒有力的作用；當a=0°或180°時，F(xiàn)=0，說明磁場對沿磁場方向運動的電荷沒有力的作用；當a=90°時，F(xiàn)=Bqv，說明磁場對垂直于磁場方向運動的電荷作用力最大。例2.1在一水平由南指向北的均勻磁場中，有一電荷

7、量為q=1.6×10 C的正電荷，以速度v=3×10 m/s沿豎直向下的方向運動，若B=1.0T，那么該電荷所受的洛侖茲力的大小和方向如何？解：由于電荷的運動方向與磁場方向垂直，所以磁場對電荷的作用力最大，即 F=Bqv =1.0×1.6×10 ×3×10 N=4.8×10 N，根據(jù)左手定則判定洛侖茲力的方向指向東。二、磁場對載流導體的作用載流導體在磁場中所受的力稱為電磁力。如圖2-18所示，在均勻磁場中，電磁力的大小F與磁感應(yīng)強度B、導體中的電流 I、磁場中導體的有效長度l及電流方向和磁力線的夾角的正弦sina成正比，即

8、F=BIlsina上式中B均勻磁場的磁感應(yīng)強度，單位為特（T）； I導體中的電流，單位為安（A）； l導體的長度，單位為米（m）；a載流直導體與磁力線的夾角，單位為度（°）； F電磁力，單位為牛（N）。 上式表明：1、當電流I的方向與磁感應(yīng)強度B 垂直時，即a=90°時，直導體受電磁力最大，即F=BIl；2、當電流I的方向與磁感應(yīng)強度B平行時，即a=0°時，直導體不受電磁力作用，即F=0。電磁力的方向可用左手定則判斷：如圖2-19所示，伸出左手，使拇指與其余四指垂直放在一個平面內(nèi)，讓磁力線垂直穿過手心，四指指向電流方向，則拇指所指的方向即為通電導體的受力方向。三、

9、 霍爾效應(yīng)金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。 如圖2-23所示，磁感應(yīng)強度為B的磁場垂直作用在一定厚度的N型半導體薄片上。若在薄片的一個方向上通以電流Is，由于在N型半導體中多數(shù)載流子為電子，它沿與電流的相反方向運動時，在磁場中會受到洛侖茲力的作用，其作用力可以用左手定則判斷。此力使電子移向半導體的一側(cè)，結(jié)果使半導體垂直于B和Is的兩側(cè)產(chǎn)生電位差，即有電動勢產(chǎn)生，此電動勢稱為霍爾電勢。 由于純金屬中自由電子的濃度很高，霍爾效應(yīng)很微弱，所 以霍爾元件常用的是各種半導體材料，利用這些材料可以制成位移傳感器、壓力傳感器和轉(zhuǎn)速

10、傳感器等。加油站霍爾效應(yīng)是磁電效應(yīng)的一種，這一現(xiàn)象是美國物理學家霍爾（A.H.Hall， 1855 1938）于1879年在研究金屬的導電機構(gòu)時發(fā)現(xiàn)的?；魻栃?yīng)此后在測量、自動化等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，比如測量磁場的高斯計。在霍爾效應(yīng)發(fā)現(xiàn)約100年后，德國物理學家克利青等在研究極低溫度和強磁場中的半導體時發(fā)現(xiàn)了量子霍爾效應(yīng)，即運動電荷受到磁場的作用力洛侖茲力，這是當代凝聚態(tài)物理學令人驚異的進展之一，克利青為此獲得了1985年的諾貝爾物 理學獎。 任務(wù)分配：1根據(jù)具體工作任務(wù)要求，選擇合適的設(shè)備器材。2分成20個工作小組,2人一組。3以小組討論的方式，合理選擇出符合要求的設(shè)備任務(wù)實施：1按要求分析電路圖、并能根據(jù)要求選擇正確的元器件2監(jiān)控學生的操作并及時糾正錯誤。3.回答學生提出的問題。4.對學生的安裝結(jié)果進行檢查。5合格后才能離開實訓室。任務(wù)檢查：1.學生對照質(zhì)量評價表檢查知識掌握情況，并進行自評.2.學生分組描述小組安裝的成果，小組互評，指出在安裝中的一些優(yōu)點和不足之處。任務(wù)評估：學生根據(jù)評價標準及教師點評意見，進一步完善、彌補不足之處。教 學 過 程教師活動學生活動任務(wù)評估：對