《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》課件 模塊三 任務(wù)三 會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析

電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析【知識(shí)目標(biāo)】★理解磁的基本概念；★理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象；★了解自感、互感?！灸芰δ繕?biāo)】★會(huì)判斷直導(dǎo)體、通電螺線管的磁場(chǎng)方向；★會(huì)判斷通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向；★會(huì)判斷電感器的好壞?！舅刭|(zhì)目標(biāo)】★樹立一絲不茍的敬業(yè)精神；★培養(yǎng)勤奮、節(jié)儉、務(wù)實(shí)、守紀(jì)的職業(yè)素養(yǎng)；★樹立安全第一的職業(yè)意識(shí)；★具備一定分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力；★培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真仔細(xì)、細(xì)心和耐心的精神。一、學(xué)習(xí)目標(biāo)１.根據(jù)任務(wù)理解磁場(chǎng)、電場(chǎng)感應(yīng)現(xiàn)象；２.小組討論，完成引導(dǎo)問(wèn)題；３.和老師溝通，解決當(dāng)下認(rèn)知中存在的問(wèn)題；４.記錄工作過(guò)程，填寫相關(guān)任務(wù)；５.撰寫匯報(bào)材料；６.小組匯報(bào)演示。二、工作任務(wù)任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析請(qǐng)同學(xué)們?cè)冢撤昼妰?nèi)按7S現(xiàn)場(chǎng)管理的要求對(duì)自己的學(xué)習(xí)區(qū)域進(jìn)行自檢，不合格項(xiàng)進(jìn)行整改，在表中做好相應(yīng)的記錄。三、實(shí)施過(guò)程任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析

(一)電磁感應(yīng)１.磁場(chǎng)(１)磁場(chǎng)的基本概念具有磁性的物質(zhì)就稱為磁體，磁體可分為天然磁體(如吸鐵石)和人造磁體兩大類。常見的人造磁體有條形、蹄形和針形等，如圖3-3-1（a）所示。任何一個(gè)磁體都有兩個(gè)磁極，即北極(Ｎ極)和南極(Ｓ極)。磁體之間的相互的作用力表現(xiàn)為同性相斥，異性相吸，如圖3-3-1（b）所示。指南針就是利用磁體的這種性質(zhì)制作的，如圖3-3-1（c）所示。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析磁體之間相互吸引或排斥的力稱為磁力。磁體周圍存在著摸不著、看不見，而實(shí)際存在的特殊物質(zhì)，這種物質(zhì)就是磁場(chǎng)。磁力就是由磁場(chǎng)來(lái)傳遞的。磁場(chǎng)具有方向，其方向的規(guī)定為:在磁場(chǎng)中任一點(diǎn)，小磁針靜止時(shí)，Ｎ極所指的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向。

為了形象地表示磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)方向和磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，可以在磁場(chǎng)中畫出一系列方向的曲線，使這些曲線上每一點(diǎn)的切線方向與該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向一致，這種曲線稱為磁感應(yīng)線或磁感線，如圖所示。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析磁感應(yīng)線具有以下特征:１)磁感應(yīng)線是互不交叉的閉合曲線，在磁體外部由Ｎ極指向Ｓ極，在磁體內(nèi)部由Ｓ極指向Ｎ極。２)磁感應(yīng)線上任意一點(diǎn)的切線方向，就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，即小磁針靜止時(shí)N極所指的方向。３)磁感應(yīng)線的疏密程度反映了磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，磁感線越密，磁場(chǎng)越強(qiáng)，磁感線越疏，磁場(chǎng)越弱。磁感線以均勻分布在相互平行的區(qū)域，稱為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖3-3-3所示。(２)載流直導(dǎo)體與通電螺線管周圍的磁場(chǎng)在直導(dǎo)線附近放置一枚小磁針，如圖3-3-4所示，當(dāng)導(dǎo)線中有電流通過(guò)時(shí)，磁針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象是由丹麥物理學(xué)家奧斯特于1820年7月通過(guò)實(shí)驗(yàn)首先發(fā)現(xiàn)的，這一現(xiàn)象說(shuō)明電流也能產(chǎn)生磁場(chǎng)，此現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。這說(shuō)明電和磁是密不可分的。

知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析２.磁場(chǎng)的基本物理量磁場(chǎng)不但有方向，而且有強(qiáng)弱，用磁感線的疏密程度可以直觀形象地描述磁場(chǎng)，它只能定性分析，若要定量地解決問(wèn)題，可以用磁通、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁導(dǎo)率等物理量來(lái)描述。(１)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，用符號(hào)B表示，如圖3-3-7所示。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析把一段通電導(dǎo)體垂直放入磁場(chǎng)中，改變導(dǎo)體長(zhǎng)度和電流的大小，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體所受的磁場(chǎng)力也發(fā)生改變，精確的實(shí)驗(yàn)表明:對(duì)于給定磁場(chǎng)中的同一點(diǎn)的比值Ｆ/ＩＬ是一個(gè)恒量，不同的磁場(chǎng)或磁場(chǎng)中的不同點(diǎn)，這個(gè)比值可以不同。由此，我們用比值Ｆ/ＩＬ來(lái)定量描述磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析

(２)磁通量把磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ

(如果不是均勻磁場(chǎng)，則取其平均值)與垂直于磁場(chǎng)方向的面積Ｓ的乘積，稱為穿過(guò)該面積的磁通量(簡(jiǎn)稱磁通)，用Φ表示。其大小可以用穿過(guò)該面積的磁力線條數(shù)來(lái)描述。這說(shuō)明在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度就是與磁場(chǎng)垂直與單位面積上的磁通，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱為磁通密度。當(dāng)Ｂ與Ｓ平行時(shí)，Φ

最??；當(dāng)Ｂ與Ｓ垂直時(shí)，Φ

最大；

磁通是描述磁場(chǎng)中某面的磁場(chǎng)強(qiáng)弱。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析這說(shuō)明在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度就是與磁場(chǎng)垂直與單位面積上的磁通，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱為磁通密度。１)當(dāng)Ｂ與Ｓ平行時(shí)，Φ

最小。２)當(dāng)Ｂ與Ｓ垂直時(shí)，Φ

最大。３)磁通是描述磁場(chǎng)中某面的磁場(chǎng)強(qiáng)弱。圖3-3-8所示為通過(guò)截面的磁通量。

(３)磁導(dǎo)率

磁導(dǎo)率(絕對(duì)磁導(dǎo)率)是表征媒介質(zhì)導(dǎo)磁能力大小的物理量，用符號(hào)

μ來(lái)表示，其單位是亨/米(Ｈ/ｍ)。真空中的磁導(dǎo)率μ０＝４π×10

-7Ｈ/ｍ。磁導(dǎo)率大的媒介質(zhì)導(dǎo)磁能力強(qiáng)，磁導(dǎo)率小的媒介質(zhì)導(dǎo)磁能力弱。在實(shí)際應(yīng)用中，一般不直接給出媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率，而是給出其與真空磁導(dǎo)率的比值，稱為相對(duì)磁導(dǎo)率，常用符號(hào)μｒ表示，即知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析(４)磁場(chǎng)強(qiáng)度在任意磁介質(zhì)中，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與媒介質(zhì)磁導(dǎo)率的比值，稱為該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，用Ｈ表示，即磁場(chǎng)強(qiáng)度是一個(gè)矢量，其方向與該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度方向相同，其國(guó)際單位為安/米(Ａ/ｍ)。磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的名稱很相似，切忌混淆。磁場(chǎng)強(qiáng)度是為計(jì)算方便而引入的物理量。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析３.磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)體的作用圖3-3-9所示，在蹄形磁體的兩極中懸掛一根直導(dǎo)體，直導(dǎo)體與磁力線垂直。當(dāng)導(dǎo)體中沒有電流流過(guò)時(shí)，導(dǎo)體靜止不動(dòng)；當(dāng)導(dǎo)體中有電流流過(guò)時(shí)，導(dǎo)體就會(huì)移動(dòng)，若改變電流流向，導(dǎo)體就向相反方向移動(dòng)。這說(shuō)明導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到了磁場(chǎng)力的作用，這種力稱為安培力，力的大小為知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析磁場(chǎng)力的方向用左手定則來(lái)判斷，如圖3-3-10所示，伸開左手，使大拇指與四指垂直，讓磁感線垂直穿過(guò)掌心，四指指向電流方向，則大拇指所指方向就是通電導(dǎo)體的受力方向。由此可見，Ｉ、Ｂ、Ｆ在同一平面內(nèi)相互垂直；Ｆ必定垂直于Ｂ、Ｉ；但Ｂ不一定垂直于Ｉ。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析４.電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電磁學(xué)中的重大發(fā)現(xiàn)之一，它揭示了電和磁之間的相互聯(lián)系。下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象。如圖3-3-11所示，當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)或穿過(guò)線圈中的磁通量發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體或線圈中將出現(xiàn)電流，說(shuō)明電路中產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)，這種由于磁通的變化在導(dǎo)體或線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)，由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析

(１)磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用荷蘭物理學(xué)家洛倫茲首先研究并確定了磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)中有作用力，所以把這種力稱為洛倫茲力。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析

(２)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向法拉第把電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與通過(guò)線圈的磁通變化的關(guān)系總結(jié)為法拉第電磁感應(yīng)定律，即線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈磁通的變化率成正比，即如果是Ｎ匝線圈，則產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由楞次定律確定。當(dāng)穿過(guò)線圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向總是企圖使它的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁通阻止原磁通的變化，這就是楞次定律。

知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析由法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小和方向的公式為知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析當(dāng)線圈L1與電源連接并將開關(guān)Ｓ閉合時(shí)，線圈Ｌ1的磁場(chǎng)方向如圖3-3-13（b）所示，該磁場(chǎng)也穿過(guò)線圈L2。當(dāng)滑動(dòng)電阻Rp的滑動(dòng)觸頭Ｄ向左滑動(dòng)時(shí)，線圈Ｌ1中的電流增大，故引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)增強(qiáng)。根據(jù)楞次定律，當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)增強(qiáng)時(shí)，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向與引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反，故感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向如圖3-3-13（c）中的虛線所示。用右手定則判斷線圈Ｌ2中的感應(yīng)電流的方向，如圖3-3-13（d）所示，它由線圈Ｌ2中的Ｐ端流向Ｑ端。根據(jù)在線圈中，感應(yīng)電流由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的負(fù)極流向正極，判斷線圈Ｌ2中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向由Ｐ指向Ｑ，即Ｐ為負(fù)極，Ｑ為正極。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析當(dāng)兩個(gè)線圈同時(shí)通以交變電流時(shí)，每個(gè)線圈兩端的電壓均包含自感電動(dòng)勢(shì)和互感電動(dòng)勢(shì):知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析２.互感線圈的同名端同名端:當(dāng)兩個(gè)電流分別從兩個(gè)線圈的對(duì)應(yīng)端子同時(shí)流入時(shí)，若產(chǎn)生的磁通相互增強(qiáng)，則這兩個(gè)對(duì)應(yīng)端子稱為兩互感線圈的同名端，用小圓點(diǎn)“·”或星號(hào)“?”等符號(hào)表示。圖3-3-16（a）為磁通相助情況，圖3-3-16（b）為磁通相消情況。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析３.變壓器的結(jié)構(gòu)、電路符號(hào)和工作原理(１)變壓器的結(jié)構(gòu)變壓器由鐵芯和繞組兩個(gè)基本部分組成，如圖3-3-19所示。在一個(gè)閉合的鐵芯上套有兩個(gè)繞組，繞組與繞組之間及繞組與鐵芯之間都是絕緣的。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析１)變壓器的鐵芯。它是變壓器的磁路部分，為了減小渦流和磁滯損耗，它用磁導(dǎo)率高且相互絕緣的硅鋼片疊裝而成。圖3-3-20為常見變壓器鐵芯的形狀。２)變壓器的繞組。繞組一般采用絕緣銅線或鋁線繞制，其中與電源相連的繞組稱為一次繞組，與負(fù)載相連的繞組稱為二次繞組。變壓器繞組形式如圖3-3-21所示。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析在制造變壓器時(shí)，通常將電壓低的繞組安裝在靠近鐵芯的內(nèi)層，電壓高的繞組安裝在外面，各繞組之間和層與層之間，繞組和鐵芯之間要絕緣良好。為了提高絕緣性能，還利用了浸漆、烘干、密封等生產(chǎn)工藝。(２)變壓器的電路符號(hào)變壓器的電路符號(hào)如圖3-3-22所示。知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析知識(shí)鏈接任務(wù)三會(huì)閃光的音樂(lè)小熊貓電磁感應(yīng)的分析在忽略一次、二次繞組的電阻、鐵芯的磁滯損耗、渦流損耗的情況下，變壓器的輸入功率等于負(fù)載的消耗功率，即由此可見，當(dāng)變壓器額定運(yùn)行時(shí)，一次、二次繞組的電流之比等于一次、二次繞組上線圈的匝數(shù)之比的倒數(shù)，即電流與匝數(shù)