电工常识 （任务驱动模式） 全国职业培训教学工作指导委员会 机电专业委员会 中等职业教育机电类专业“十一五”规划教材 中国机械工业教育协会 蒙俊健 主编 组编 1.了解磁场的基本物理量及磁场与电流的关系。 2.掌握安培定则、左手定则和电磁感应定律。 3.了解自感、互感和涡流的基本知识。 4.能用安培定则判断电流产生磁场的方向。 5.能用左手定则判断磁场对通电导体作用力的方向。 6.能用楞次定律和右手定则判断感应电动势的方向。 课题二课题二 磁与电磁磁与电磁 1.磁体与磁极 任务一 认识磁的基本知识 知识链接 人们把物体能够吸引铁、镍、钴等金属及其合金的性质称 为磁性。具有磁性的物体称为磁体。 磁铁是一个典型的磁体，如图2-1所示。 图2-1 磁铁的磁极 课题二 磁与电磁 1)转动可以自由转动的小磁针 ，待小磁针静止时观察磁针的 指向。 2)用条形磁铁的N极靠近可以 自由转动的小磁针的S极，观 察其现象；用条形磁铁的S极 靠近可以自由转动的小磁针的 S极，观察其现象。 任务一 认识磁的基本知识 课题二 磁与电磁 1)转动可以自由转动的小磁针，小磁 针会静止在南北指向上， 指 的一端称为磁针的南极或 S极，指 的一端称为磁针的 北极或N极。 2)磁体和磁体之间有力的作用，其规 律 是相斥， 相吸， 这一作用力称为。 任务一 认识磁的基本知识 课题二 磁与电磁 2.磁场与磁力线 图2-2 磁力线 磁体周围存在磁力作用的空间称为磁场。 任务一 认识磁的基本知识 课题二 磁与电磁 1)磁力线是互不交叉的闭合曲线。 2)磁力线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向， 即小磁针N极的指向。 3)磁力线越密，磁场越强；磁力线越疏，磁场越弱。 磁力线具有如下特点： 2.磁场与磁力线 任务一 认识磁的基本知识 课题二 磁与电磁 如图2-3所示，在小磁针上放一根直导线 ，当导线中通过电流时，磁针会转动； 若电流方向改变，小磁针又会向相反的 方向转动。 图2-3 直线电流产生磁场的实验 任务一 认识磁的基本知识 课题二 磁与电磁 1)图2-3所示直线电流产生磁场的实 验中，小磁针为什么会转动？ 2)小磁针的转动方向和直导线中电 流的方向有什么关系？ 任务一 认识磁的基本知识 课题二 磁与电磁 3.电流的磁场 图2-4 通电直导线产生的磁场 a)通电直导线周围的磁场 b)右手定则 (1)直线电流产生的磁场 图2-4a所示为一通电直导线周围的磁场 及其方向。 任务一 认识磁的基本知识 课题二 磁与电磁 图2-5 环形电流产生的磁场 a)通电螺旋管周围的磁场 b)右手定则 (2)环形电流产生的磁场 如图2-5b所示，用右手握住螺线管，弯 曲四指指向线圈电流方向，则拇指方向就是磁场方向。 任务一 认识磁的基本知识 课题二 磁与电磁 4.磁通量 磁通量是用来反映磁场中通过某一平面上磁力线多少的量，即 用来衡量磁场的强弱，简称磁通，用字母表示。 5.磁感应强度 磁感应强度是表示磁场中某点磁场强弱及方向的物理量，用 字母B表示。 任务一 认识磁的基本知识 课题二 磁与电磁 2.判断图2-6所示通电线圈的N、S极或根据已标明的磁极 极性判断线圈中的电流方向。 图2-6 磁场方向和电流方向的判断 思考与练习 任务一 认识磁的基本知识 课题二 磁与电磁 3)电流方向不变，调换磁极位置，观察导体的运动方向。磁场对 通电导体的作用力方向是否随磁力线方向的改变而改变？ 4)改变电路中的电阻大小，重复步骤1)、2)，观察线圈运动的强 弱。磁场对电流作用力的大小与电流的大小是否有关？ 1)闭合开关，观察线圈是否运动。磁场对 通电导体是否有力的作用？ 2)磁极位置不变，改变电流方向，观察导 体的运动方向。磁场对通电导体的作用力 方向是否随电流方向改变而改变？ 任务二 观察磁场对通电直导体的作用 课题二 磁与电磁 图2-7 通电直导体在磁场 中受到电磁力作用 任务二 观察磁场对通电直导体的作用 课题二 磁与电磁 通电导体在磁场中受到力的作用，力的 方向与哪些因素有关？ 任务二 观察磁场对通电直导体的作用 课题二 磁与电磁 图2-8 左手定则 任务二 观察磁场对通电直导体的作用 知识链接 载流直导体在磁场中的受力方向，可用左手定则来辨别（见图2 -8）： 课题二 磁与电磁 1)根据左手定则标出图2-9中各图的电流方向或载流导体的受力方 向。 2)如图2-10所示，直导体长10cm，通以10A的电流；匀强磁场的 磁感应强度为1T。求分别为0、30、90时，导体受到的安培 力的大小。 思考与练习 任务二 观察磁场对通电直导体的作用 课题二 磁与电磁 图2-9 电流方向和导体受力方向的判定 任务二 观察磁场对通电直导体的作用 课题二 磁与电磁 图2-10 磁场中的通电导体 任务二 观察磁场对通电直导体的作用 课题二 磁与电磁 任务三 观察电磁感应现象 1)当导线AB在磁场中做切割磁力线运动时，电流计指针偏转，表 明闭合回路有 流过。 2)当导线AB平行于磁力线方向运动时，电流计指针不偏转，表明 闭合回路没有 流过。 3)以更快的速度移动导线AB在磁场中做切割磁力线运动时，灵敏 电流计的指针偏转角度更大，说明产生的 越大。 如图2-11所示，在匀强磁场中放置一根导体 AB，导体AB的两端分别与灵敏度电流计的 接线柱连接形成闭合回路。 课题二 磁与电磁 图2-11 导体切割磁力线 产生感应电动势 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 1.直导体切割磁力线产生感应电动势 1)当条形磁铁快速插入线圈时，电流计指针偏转，表明闭合回路 电流流过。 2)当条形磁铁静止不动时，电流计指针不偏转，表明闭合回路电 流流过。 3)当条形磁铁快速拔出线圈时，电流计指针偏转，表明闭合回路 电流流过。 4)当条形磁铁以更快的速度插入或拔出线圈时，灵敏电流计的指 针偏转角度更大，说明产生的感应电流。 知识链接 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 图2-12 右手定则 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 如图2-13所示，空心线圈的两端分别为与灵 敏度电流计的接线柱连接形成闭合回路。 1)当条形磁铁快速插入线圈时，电流计指针 偏转，表明闭合回路 电流流过。 2)当条形磁铁静止不动时，电流计指针不偏转，表明闭合回 路 电流流过。 3)当条形磁铁快速拔出线圈时，电流计指针偏转，表明闭合 回路 电流流过。 4)当条形磁铁以更快的速度插入或拔出线圈时，灵敏电流计 的指针偏转角度更大，说明产生的感应电流 。 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 图2-13 条形磁铁插入和 拔出线圈产生感应电动势 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 2.线圈中磁通变化产生感应电动势 在图2-13所示的实验中，当导体与磁场之间有相对运动，致 使导体切割磁力线时，回路包围的磁通相应地发生了变化。 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 3.电磁感应定律 (1)楞次定律 楞次定律指出了变化的磁通与感应电动势在方向上 的关系，即感应电流的磁通总是阻碍原磁通的变化。 1)首先判断原磁通的方向及其变化趋势(增加或减少)。 2)确定感应电流的磁通方向应和原磁通是同向还是反向。 3)根据感应电流产生的磁通方向，用右手螺旋定则确定感应电动 势或感应电流的方向。 具体步骤如下： 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 图2-14 用楞次定律判断线圈产 生感应电动势(感应电流)方向 (2)法拉第电磁感应定律 在图2-13所示的实验中，我们发现： 检流计指针偏转角度的大小与磁铁插入或拔出线圈的速度有关 ，当磁铁运动速度越快时，检流计指针偏转角度越大；反之越 小。 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 4.自感、互感、涡流 (1)自感 电流流过线圈，当流经线圈的电流发生变化时，会引起 线圈产生感应电动势，这种由于线圈自身内部电流的变化而产生 的感应现象叫做自感现象，所产生的电动势称为自感电动势。 (2)互感 两个线圈彼此相距较近，以致于一个线圈的磁力线与另 一个线圈的磁力线相交合，其中一个线圈中电流的任何变化，都 将引起与第二个线圈相交合的磁通的改变，从而引发在第二个线 圈中产生感应电动势。 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 (3)涡流 当磁力线切割整块金属导体时，在金属导体内部 也能够产生感应电动势，这一感应电动势在金属块中产生 感应电流。 4.自感、互感、涡流 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 1.试确定图2-15所示切割磁力线运动的导体中的感应电流的方向。 图2-15 磁场中运动的导体 思考与练习 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁 2.利用楞次定律判断图2-16所示线圈中的感应电流的方向 。 图2-16 感应电流方向的判断 任务三 观察电磁感应现象 课题二 磁与电磁