电工基础教案模板

【第四章教学目标要求】磁场与电磁感应1．了解磁场的基本知识，理解磁场、磁力线、磁感应强度、磁通、磁场强度的基本概念；2．理解电流的磁效应和安培定则，理解电磁力和左手定则；3．理解电磁感应现象和电磁感应定律，会应用楞次定律和右手定则判断感应电动势的方向；4．理解自感、互感和同名端的概念，会判断同名端。【课题】第一节磁的基本知识【课时】1课时【教学方法】讲授、演示【教学目标】1、掌握磁的基本概念及磁感线的表示2、理解磁感线的特点【教学重点】磁感线的特点【教学难点】磁感线的特点【德育目标】观察、归纳得出结论的能力【教学过程】第一节磁的基本知识(一)一、磁场的描述1、磁场的物质性：与电场一样，也是一种物质，是一种看不见而又客观存在的特殊物质。存在于（磁体、通电导线、运动电荷、变化电场、地球的）周围。2、基本特性：对放入其中的（磁极、电流、运动的电荷）有力的作用，它们的相互作用通过磁场发生。3、方向规定：=1\*GB3①磁感线在该点的切线方向;=2\*GB3②磁场中任一点小磁针北极(N极)的受力方向(小磁针静止时N的指向)为该处的磁场方向。=3\*GB3③对磁体：外部(NS),内部(SN)组成闭合曲线；这点与静电场电场线(不成闭合曲线)不同。=4\*GB3④用安培左手定则判断4、磁感线：电场中引入电场线描述电场，磁场中引入磁感线描述磁场。定义：磁场中人为引入的一系列曲线来描述磁场，曲线的切线表示该位置的磁场方向，其蔬密表示磁场强弱。物理意义：描述磁场大小和方向的工具(物理摸型)，磁场是客观存在的，磁感线是一种工具，不能认为有（无）磁感线的地方有（无）磁场。5、磁场的来源：(1)永磁体（条形、蹄形）(2)通电导线（有各种形状：直、曲、环形电流、通电螺线管）(3)地球磁场（和条形磁铁相似）有三个特征：(磁极位置?赤道处磁场特点?南北半球磁场方向?)=1\*GB3①地磁的N极的地理位置的南极，=2\*GB3②地磁B（水平分量：（南北）坚直分量：南半球：垂直地面而上向；北半球：垂直地面而向下。）=3\*GB3③在赤道平面上：距地球表面相等的各点，磁感强度大小相等、方向水平向北【课题】第一节磁的基本知识（二）【课时】1课时【教学方法】讲授、演示【教学目标】1、掌握电流产生磁场的判断方法2、运用安培定则判断【教学重点】安培定则【教学难点】安培定则【德育目标】让学生明白勤于思考、勤于动手才能学到知识。【教学过程】第一节磁的基本知识一、电流磁场的方向叛断：安培右手定则（重点）、直、环、通电螺线管）一定要熟悉五种典型磁场的磁感线空间分布（正确分析解答问题的关健）脑中要有各种磁源产生的磁感线的立体空间分布观念能够将磁感线分布的立体、空间图转化成不同方向的平面图（正视、符视、侧视、剖视图）会从不同的角度看、画、识各种磁感线分布图二、磁现象的电本质（磁产生的实质）安培分子环型电流假说：分子、原子等物质的微粒内部存在一种环形电流，叫分子电流。这种环形电流使得每个物质微粒成为一个很小的磁体。这就是安培分子电流假说。它能解释各种磁现象：软铁棒的磁化、高温，猛烈的搞击而失去磁性等。本质：（磁体、电流、运动电荷）的磁场都是由运动电荷产生的，并通过磁场相互作用的。任何磁现象的出现都以“电荷的运动(有形无形)”为基础。一切磁现象归结为：运动电荷（或电流）之间通过磁场发生相互作用。“电本质”实质为运动电荷（成形电流）：静止的电荷在磁场中不会受到磁场力；有磁必有电(对)，有电必有磁(错)。实验：奥斯特沿南北方向放置的导线下面放置小磁针，导线通电后，小磁针发生偏转。罗兰实验：把大量的电荷加在橡胶盘上,然后使盘绕中心轴线转动,如图：在盘在附近用小磁针来检验运动电荷产生的磁场.结果发现：带电盘转动时，小磁针发生了偏转，而且改变转盘方向，小磁针偏转方向也发生转变。此实验说明；电荷运动时产生磁场,即磁场是由运动电荷产生；(即：一切磁场都来源于运动电荷,揭示了磁现象的电本质。)【作业】练习1、2（用铅笔作图）【小结】【课题】第一节磁的基本知识（三）【课时】1课时【教学方法】讲授、练习【教学目标】1、几种常见导体磁感线的画法2、运用安培定则判断磁场方向【教学重点】安培定则的运用【教学难点】几种常见导体磁感线的画法【德育目标】理解学习中运用的一些学习方法来解决事实上不存在的东西【教学过程】第一节磁的基本知识一、磁感线——为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线．1．疏密表示磁场的强弱．2．每一点切线方向表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向．3．是闭合的曲线，在磁体外部由N极至S极，在磁体的内部由S极至N极．磁线不相切不相交。4．匀强磁场的磁感线平行且距离相等．没有画出磁感线的地方不一定没有磁场．二、常见磁体磁场分布5．安培定则：姆指指向电流方向,四指指向磁场的方向.注意这里的磁感线是一个个同心圆,每点磁场方向是在该点切线方向·*熟记常用的几种磁场的磁感线【课题】第二节磁感应强度（一）【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握磁场的表示方法2、理解磁场的性质【教学重点】磁场性质【教学难点】磁场的表示要涉及到方向【德育目标】举一反三思维，只要涉及到力就一定有大小有方向。【教学过程】第二节磁感应强度（一）一、磁感应强度1．磁场的最基本的性质：对放入其中的(磁极,电流,运动的电荷)有力的作用,都称为磁场力。I⊥B时,F最大=BIL；I//B时,F=0。2．定义B：注意情境和条件：=1\*GB3①当I⊥B时，B=矢量{F⊥(B和I构成的平面)。即既F⊥B；也F⊥I}在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流强度I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度．=2\*GB3②当面积S⊥B时，B=单位面积的磁感线条数，B的蔬密反映磁场的强弱注意：磁场某位置B的大小，方向是客观存在的，是磁场本身特性的物理量。与(I大小、导线的长短，受力)都无关。即使导线不载流，B照样存在。①表示磁场强弱的物理量．是矢量．②大小：B=F/IL(电流方向与磁感线垂直时的公式)．③方向：左手定则：是磁感线的切线方向；是小磁针N极受力方向；是小磁针静止时N极的指向．不是导线受力方向；不是正电荷受力方向；也不是电流方向．④单位：牛/安米，也叫特斯拉，国际单位制单位符号T．⑤点定B定：B只与产生磁场的源及位置有关。就是说磁场中某一点定了，则该处磁感应强度的大小与方向都是定值．⑥匀强磁场的磁感应强度处处相等．⑦磁场的叠加：空间某点如果同时存在两个以上电流或磁体激发的磁场,则该点的磁感应强度是各电流或磁体在该点激发的磁场的磁感应强度的矢量和,满足矢量运算法则.匀强磁场：是最简单，同时也是最重要的磁场。大小相等方向处处相同，用平行等间距的直线来表示。分布地方：异名磁极间（边缘除外），通电螺线管内部。【课题】第二节磁感应强度（二）【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握磁通量的概念、物理意义2、计算磁通量【教学重点】磁通量的计算【教学难点】磁通量的物理意义【德育目标】融会贯通理解磁场中的物理量【教学过程】第二节磁感应强度二、磁通量与磁通密度（分析法拉第电磁感应的基础）1．磁通量Φ：概念：磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，Φ＝B×S若面积S与B不垂直，应以B乘以S在垂直磁场方向上的投影面积S′，即Φ＝B·S′＝B·Scosθ，磁通量的物理意义：穿过某一面积的磁感线条数．也叫做穿过这个面积的磁通量Φ。是标量．说明：对某一面积的磁通量，一定要指明“是哪一个面积的、方向如何”2．磁通密度B：垂直磁场方向穿过单位面积磁力线条数，即磁感应强度，是矢量．3．在匀强磁场中求磁通量类型有：公式的适用条件：(1)当面积S⊥B时。Φ=BS单位：韦伯Wb=T·m2(2)S//B时,Φ=0(3)B与S不垂直：Φ应该为B乘以S在磁场垂直方向上投影的面积。Φ=B·S影=BSCos(为B与投影面的夹角)说明：计算平面在匀强磁场中的Φ。一定要明确？面积的Φ，（方向如何）没有指明那一面积的,Φ无意义。=1\*GB3①曲面的磁通量Φ等于对应投影平面的Φ，不与线圈平面垂直，应该算投影面积。=2\*GB3②Φ是双向标量：当有磁感线沿相反方向通过同一平面时，穿过平面的磁通量应该为Φ合，面积越大，低消越多。例：由于磁感线是闭合曲线，外部（NS）内部（SN）组成闭合曲线，不同与静电场电场线（不闭合）。所以穿过任一闭合曲面的合Φ为零，穿过地球表面的Φ为零。【课题】第三节洛伦兹力【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握洛伦兹力的概念2、会计算洛伦兹力【教学重点】洛伦兹力存在的条件【教学难点】洛伦兹力的计算【德育目标】举一反三思维，只要涉及到力就一定有大小有方向【教学过程】第三节洛伦兹力一、洛伦兹力1.洛伦兹力：通电导线在磁场中受到的作用力叫做洛伦兹力（安培力）．说明：磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用,磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力．实验：注意条件=1\*GB3①I⊥B时A:判断受力大小(由偏角大小判断)改变I大小,偏角改变;I大小不变,改变垂直磁场的那部分导线长度;改变B大小.B:F安方向与I方向B方向关系：(改变I方向；改变B方向；同时改变I和B方向)F安方向：安培左手定则，F安作用点在导体棒中心。（通电的闭合导线框受安培力为零）=2\*GB3②I//B时，F安=0，该处并非不存在磁场。=3\*GB3③I与B成夹角时，F=BILSin(为磁场方向与电流方向的夹角)。有用结论：“同向电流相互吸引，反向电流相排斥”。不平行时有转运动到方向相同且相互靠近的趋势。2.洛伦兹力的计算公式：F＝BILsinθ（θ是I与B的夹角）；=1\*GB3①I⊥B时，即θ＝900，此时安培力有最大值；公式：F＝BIL=2\*GB3②I//B时，即θ＝00，此时安培力有最小值，F=0;=3\*GB3③I与B成夹角时，00＜B＜900时，安培力F介于0和最大值之间.3.洛伦兹力公式的适用条件:①公式F＝BIL一般适用于匀强磁场中I⊥B的情况,对于非匀强磁场只是近似适用(如对电流元)但对某些特殊情况仍适用．如图所示，电流I1//I2,如I1在I2处磁场的磁感应强度为B，则I1对I2的安培力F＝BI2LI1I2同理I2对II1I2②根据力的相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体有反作用力．【作业】练习5、6、7【小结】【课题】第三节洛伦兹力（二）【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、洛伦兹力方向的判断2、左手定则的运用【教学重点】左手定则运用【教学难点】左手定则与右手（安培）定则区别【德育目标】理解学习中运用的一些学习方法来解决事实上不存在的东西【教学过程】第三节洛伦兹力二、左手定则1.洛伦兹力方向的判断——左手定则：伸开左手，使拇指跟其余的四指垂直且与手掌都在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，并使四指指向电流方向，这时手掌所在平面跟磁感线和导线所在平面垂直，大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向．2.洛伦兹力F的方向：F⊥(B和I所在的平面)；即既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直．但B与I的方向不一定垂直．3.洛伦兹力F、磁感应强度B、电流1三者的关系①已知I,B的方向，可惟一确定F的方向；②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；③已知F,1的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定．4.由于B,I,F的方向关系常是在三维的立体空间，所以求解本部分问题时，应具有较好的空间想象力，要善于把立体图画变成易于分析的平面图，即画成俯视图，剖视图，侧视图等．规律方法1。洛伦兹力的性质和规律；=1\*GB3①公式F=BIL中L为导线的有效长度，即导线两端点所连直线的长度，相应的电流方向沿L由始端流向末端．如图所示，甲中：，乙中：L/=d(直径）＝2R（半圆环且半径为R)如图所示，弯曲的导线ACD的有效长度为l，等于两端点A、D所连直线的长度，安培力为：F=BIl②安培力的作用点为磁场中通电导体的几何中心；③安培力做功:做功的结果将电能转化成其它形式的能．【课题】第三节洛伦兹力（三）【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、左手定则的运用2、几种常用的判断物体运动的方法【教学重点】常用判断物体运动方法【教学难点】逆向运用定则【德育目标】逆向思维，在已知结论的前提下判断条件【教学过程】第三节洛伦兹力安培力作用下物体的运动方向的判断(1)电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段电流所受合力方向，最后确定运动方向．(2)特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向．(3)等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析．(4)利用结论法：①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势．(5)转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向．(6)分析在安培力作用下通电导体运动情况的一般步骤：①画出通电导线所在处的磁感线方向及分布情况②用左手定则确定各段通电导线所受安培力③)据初速方向结合牛顿定律确定导体运动情况【课题】第三节洛伦兹力（四）【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握磁场对运动电荷的力的计算2、区别磁场与电场对运动电荷的作用力【教学重点】磁场对运动电荷的力的计算【教学难点】区别磁场与电场对运动电荷的作用力【德育目标】学习是善于将相近、易混淆知识点总结、分析【教学过程】第三节洛伦兹力（四）一、洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力电荷的定向移动形成电流，磁场对电流的作用力是对运动电荷作用力的宏观表现。推导：F安=BILf洛=qBv建立电流的微观图景(物理模型)垂直于磁场方向上有一段长为L的通电导线，每米有n个自由电荷，每个电荷的电量为q，其定向移动的速率为v。在时间内有vt体积的电量Q通过载面，vt体积内的电量Q=n·vt·q导线中的电流I==nvq导线受安培力F=BIL=B·nvq·L(nL为此导线中运动电荷数目)单个运动电荷q受力f洛==qBv（1）洛伦兹力的大小：F＝qvBsinα(α为v与B的夹角)注意：=1\*GB3①当v⊥B时，f洛最大，f洛=qBv(fBv三者方向两两垂直且力f方向时刻与速度v垂直)导致粒子做匀速圆周运动。=2\*GB3②当v//B时，f洛=0做匀速直线运动。=3\*GB3③当v与B成夹角时，(带电粒子沿一般方向射入磁场)，可把v分解为(垂直B分量v⊥,此方向匀速圆周运动；平行B分量v//,此方向匀速直线运动)合运动为等距螺旋线运动。磁场和电场对电荷作用力的差别：只有运动的电荷在磁场中才有可能受洛仑兹力，静止电荷中磁场中不受洛仑兹力。在电场中无论电荷是运动还是静止，都受电场力作用。f洛=的特点：=1\*GB3①始终与速度方向垂直，对运动电荷永不做功，而安培力可以做功。（所以少用动能定理，多与几何关系相结合）。=2\*GB3②不论电荷做什么性质运动，轨迹如何，洛仑兹力只改变速度的方向，不能改变速度的大小，对粒子永不做功【作业】思考题：5、8【小结】【课题】第三节洛伦兹力（五）【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握洛伦兹力判断FVB三者关系2、了解带电粒子在匀强磁场中的运动【教学重点】掌握洛伦兹力判断FVB三者关系【教学难点】掌握洛伦兹力判断FVB三者关系【德育目标】将易混淆知识点梳理内化【教学过程】第三节洛伦兹力（五）一、洛伦兹力FVB三者关系1.洛伦兹力F的方向既垂直于磁场B的方向，又垂直于运动电荷的速度v的方向，即F总是垂直于B和v所在的平面．2.使用左手定则判定洛伦兹力方向：伸出左手，让姆指跟四指垂直，且处于同一平面内，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动方向（当是负电荷时，四指指向与电荷运动方向相反）则姆指所指方向就是该电荷所受洛伦兹力的方向．说明：正电荷运动方向为电流方向(即四指的指向),负电运动方向跟电流方向相反.（3）洛伦兹力的特点洛伦兹力的方向一定既垂直于电荷运动的方向，也垂直于磁场方向．即洛伦兹力的方向垂直于速度和磁场方向决定的平面，同时，由于洛伦兹力的方向与速度的方向垂直，所以洛伦兹力的瞬时功率P＝Fvcos90o＝0，即洛伦兹力永远不做功．二、洛伦兹力与安培力的关系1.洛伦兹力是单个运动电荷在磁场中受到的力，而安培力是导体中所有定向称动的自由电荷受到的洛伦兹力的宏观表现．2.洛伦兹力一定不做功，它不改变运动电荷的速度大小;但安培力却可以做功．三、不计重力的带电粒子在匀强磁场中的运动1.分三种情况：一是匀速直线运动；二是匀速圆周运动；三是螺旋运动．2.做匀速圆周运动：轨迹半径r=mv/qB；其运动周期T=2πm/qB(与速度大小无关)．3.垂直进入匀强电场和垂直进入匀强磁场时都做曲线运动，但有区别：垂直进入匀强电场，在电场中做匀变速曲线运动(类平抛运动)；垂直进入匀强磁场，则做变加速曲线运动(匀速圆周运动)．【课题】第三节洛伦兹力（六）【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握洛仑兹力作用下的匀速圆周运动求解方法2、了解带电粒子运动规律【教学重点】仑兹力作用下的匀速圆周运动求解方法【教学难点】仑兹力作用下的匀速圆周运动求解方法【德育目标】将易混淆知识点梳理内化【教学过程】第三节洛伦兹力（六）思路方法：明确洛仑兹力提供作匀速圆周运动的向心力关健：画出运动轨迹图，应规范画图。才有可能找准几何关系。解题的关键。物理规律方程：向心力由洛伦兹力提供qBv=mR=(不能直接用)T==1、找圆心：（圆心的确定）因f洛一定指向圆心，f洛⊥v=1\*GB3①任意两个f洛的指向交点为圆心；=2\*GB3②任意一弦的中垂线一定过圆心；=3\*GB3③两速度方向夹角的角平分线一定过圆心。2、求半径：=1\*GB3①由物理规律求：qBv=mR=；=2\*GB3②由图得出的几何关系式求几何关系：速度的偏向角=偏转圆弧所对应的圆心角(回旋角)=2倍的弦切角；相对的弦切角相等，相邻弦切角互补由轨迹画及几何关系式列出：关于半径的几何关系式去求。3、求粒子的运动时间：偏向角（圆心角、回旋角）=2倍的弦切角，即=2；4、圆周运动有关的对称规律：特别注意在文字中隐含着的临界条件=1\*alphabetica、从同一边界射入的粒子，又从同一边界射出时，速度与边界的夹角相等。=2\*alphabeticb、在圆形磁场区域内，沿径向射入的粒子，一定沿径向射出。5、带电粒子在有界磁场中运动的极值问题(1)刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切．(2)当速度v一定时，弧长(或弦长)越长，圆周角越大，则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长．【课题】第一节磁感应强度【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握电流产生磁场的判断方法2、运用安培定则判断线的特点【教学重点】磁感线的特点【教学难点】常见磁场磁感线分布【德育目标】【教学过程】第一节磁感应强度6、带电粒子在复合场中无约束情况下的运动性质(1)当带电粒子所受合外力为零时，将做匀速直线运动或处于静止状态．合外力恒定且与初速同向时做匀变速直线运动，常见的情况有：①洛伦兹力为零(即v∥B)，重力与电场力平衡，做匀速直线运动；或重力与电场力的合力恒定，做匀变速运动．②洛伦兹力F与重力和电场力的合力平衡，做匀速直线运动．(2)带电粒子所受合外力做向心力，带电粒子做匀速圆周运动时．由于通常情况下，重力和电场力为恒力，故不能充当向心力，所以一般情况下是重力恰好与电场力相平衡，洛伦兹力是以上力的合力．(3)当带电粒子受的合力大小、方向均不断变化时，粒子做非匀变速曲线运动规律方法1、带电粒子在磁场中运动的圆心、半径及时间的确定(1)用几何知识确定圆心并求半径．(2)确定轨迹所对应的圆心角，求运动时间．(3)注意圆周运动中有关对称的规律．2、洛仑兹力的多解问题(1)带电粒子电性不确定形成多解．带电粒子可能带正(或负)电荷，在相同的初速度下，正负粒子在磁场中运动轨迹不同，导致双解．(2)磁场方向不确定形成多解．若只告知B大小，而未说明B方向，则应考虑因B方向不确定而导致的多解．(3)临界状态不惟一形成多解．带电粒子在洛伦兹力作用下飞越有界磁场时，它可能穿过去，也可能偏转1800从入射界面这边反向飞出．在光滑水平桌面上，一绝缘轻绳拉着一带电小球在匀强磁场中做匀速圆周运动，若绳突然断后，小球可能运动状态也因小球带电电性，绳中有无拉力造成多解．【课题】磁场知识复习【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、磁场基本概念巩固、加深2、电场力、洛伦兹力对比记忆【教学重点】磁场基本概念【教学难点】电场力、洛伦兹力对比记忆【德育目标】培养学生在学习时善于总结、比较，学会自己学习【教学过程】磁场知识复习一、基础知识1、复合场：即电场与磁场有明显的界线,带电粒子分别在两个区域内做两种不同的运动,即分段运动,该类问题运动过程较为复杂,但对于每一段运动又较为清晰易辨,往往这类问题的关键在于分段运动的连接点时的速度,具有承上启下的作用．2、叠加场：即在同一区域内同时有电场和磁场，些类问题看似简单，受力不复杂，但仔细分析其运动往往比较难以把握。二、带电粒子在复合场电运动的基本分析1.当带电粒子在复合场中所受的合外力为0时，粒子将做匀速直线运动或静止．2.当带电粒子所受的合外力与运动方向在同一条直线上时，粒子将做变速直线运动．3.当带电粒子所受的合外力充当向心力时，粒子将做匀速圆周运动．4.当带电粒子所受的合外力的大小、方向均是不断变化的时，粒子将做变加速运动，这类问题一般只能用能量关系处理．三、电场力和洛伦兹力的比较见下表:电场力洛仑兹力存在条件作用于电场中所有电荷仅对运动着的且速度不跟磁场平行的电荷有洛仑兹力作用大小F=qE与电荷运动速度无关F=Bqv与电荷的运动速度有关方向力的方向与电场方向相同或相反，但总在同一直线上力的方向始终和磁场方向垂直对速度的改变可改变电荷运动速度大小和方向只改变电荷速度的方向,不改变速度的大小做功可以对电荷做功,改变电荷的动能不对电荷做功、不改变电荷的动能偏转轨迹在匀强电场中偏转，轨迹为抛物线在匀强磁场中偏转、轨迹为圆弧【小结】【作业】习题12、14【课题】第四节洛伦兹力的应用【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、了解洛伦兹力在实际仪器、研究中的应用2、识记洛伦兹力的应用【教学重点】洛伦兹力在实际仪器、研究中的应用【教学难点】洛伦兹力在实际仪器、研究中的应用【德育目标】将理论运用于实际，用知识解决困难【教学过程】第四节洛伦兹力的应用1．粒子速度选择器如图所示，粒子经加速电场后得到一定的速度v0，进入正交的电场和磁场，受到的电场力与洛伦兹力方向相反，若使粒子沿直线从右边孔中出去，则有qv0B＝qE,v0=E/B，若v=v0=E/B，粒子做直线运动，与粒子电量、电性、质量无关若v＜E/B，电场力大，粒子向电场力方向偏，电场力做正功，动能增加．若v＞E/B，洛伦兹力大，粒子向磁场力方向偏，电场力做负功，动能减少．2.磁流体发电机如图所示，由燃烧室O燃烧电离成的正、负离子（等离子体）以高速。喷入偏转磁场B中．在洛伦兹力作用下，正、负离子分别向上、下极板偏转、积累，从而在板间形成一个向下的电场．两板间形成一定的电势差．当qvB=qU/d时电势差稳定U＝dvB，这就相当于一个可以对外供电的电源．3.电磁流量计．电磁流量计原理可解释为：如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动．导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下纵向偏转，a,b间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定．由Bqv=Eq=Uq/d，可得v=U/Bd.流量Q=Sv=πUd/4B4.质谱仪如图所示组成：离子源O，加速场U，速度选择器（E,B），偏转场B2，胶片．原理：加速场中qU=½mv2选择器中:偏转场中:d＝2r，qvB2＝mv2/r比荷:质量作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素．5.回旋加速器如图所示组成：两个D形盒，大型电磁铁，高频振荡交变电压，两缝间可形成电压U作用：电场用来对粒子(质子、氛核,a粒子等)加速，磁场用来使粒子回旋从而能反复加速．高能粒子是研究微观物理的重要手段．要求：粒子在磁场中做圆周运动的周期等于交变电源的变化周期．【课题】第五节电磁感应【课时】1课时【教学方法】讲授、演示【教学目标】1、观察电磁感应想象得出结论2、分析产生感应电流的条件【教学重点】分析产生感应电流的条件【教学难点】分析产生感应电流的条件【德育目标】科学研究是一项坚持不懈的努力，面对任何的困难都应该有这种毅力。【教学过程】第五节电磁感应自从奥斯特发现电流的磁效应后，许多物理学家开始了寻找它的逆效应即把磁变成电的研究与探索。直到1831年，英国科学家法拉第发现了磁能生电的规律—电磁感应定律，使人们“磁生电”的梦想成真，对人类文明进步和科学发展做出了卓越的贡献。NSNSABG图4—15电磁感应现象一先看下面的实验。如图4—15。观察并思考：1、导体向里或向外做切割磁力线运动时；若导体不动，让磁场向里或向外运动；导体沿磁力线方向上下运动或导体不动让磁极上下运动时。三种情况中，哪次会有电流产生？2、如果把条形磁铁插入一个螺线管；把磁铁从螺线管中拔出时；使磁铁和线圈以相同的速度运动时；检流计中有无电流产生？NSNS图4—16电磁感应现象二G如果导体与磁场不发生相对运动，会产生电流吗？综上所述，磁场产生电流的条件是：闭合电路的一部分导体做切割磁力线运动，或穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就有感应电流产生。这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应现象，由电磁感应产生的电动势叫做感应电动势，产生的电流叫做感应电流。【课题】第五节电磁感应【课时】1课时【教学方法】讲授、练习【教学目标】1、掌握电磁感应定律（右手定则判定电流方向）2、初步掌握电磁感应定律计算【教学重点】掌握电磁感应定律【教学难点】右手定则判定电流方向【德育目标】将理论运用于实际，用知识解决困难【教学过程】第一节磁感应强度图4—图4—17右手定则1．直导线切割磁力线时的感应电动势和感应电流（1）方向判定可用右手定则来判定，其具体内容是：伸开右手，让大拇指和其余四指垂直，并都与手掌在同一个平面内，让磁力线垂直穿过掌心，大拇指指向导线的运动方向，则四指所指的方向就是感应电动势或感应电流的方向。如图4—17所示。（2）大小确定:磁场中导体产生的感应电动势的大小与磁场中导体长度、磁感应强度、导体运动速度以及运动方向与磁力线方向夹角的正弦成正比，即：式中v—导体切割磁力线的速度，单位是米每秒（m/s）；a—导体运动方向与磁场方向之间的夹角，单位是度（°）。当=90°时，即直导线垂直切割磁力线时，感应电动势最大，即：例在右图中，设匀强磁场的磁感应强度为0.1T，切割磁力线的导线长度为40㎝，向右匀速运动的速度为5m/s，整个线框的电阻为0.5Ω，求：GbbGbb→例4—1dcaa（2）感应电流的方向和大小。解：（1）线圈中的感应电动势为：=0.1T×0.4m×5m/s=0.2V利用右手定则判断感应电动势的方向为a→b。（2）线圈中的感应电流为：A同样用右手定则判定感应电流的方向为沿a→b→c→d方向。【作业】习题16、18【课题】第五节电磁感应【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握楞次定律判断方法【教学重点】楞次定律和电磁感应定律综合运用【教学难点】常见磁场磁感线分布【德育目标】逻辑思维、逆向思维解决问题【教学过程】第五节电磁感应线圈中磁通量发生变化时的感应电动势和感应电流（1）方向判定用楞次定律判定，内容是：当穿过线圈的磁通发生变化时，感应电流产生的磁通总是阻碍原磁通的变化。具体步骤如下：a．明确原磁场的方向，确定穿过闭合电路的磁通量是增加还是减少。b．根据楞次定律确定感应电流的磁场方向，若穿过闭合电路的磁通量增加，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相反；若穿过闭合电路的磁通量减少，则感应电流的磁场方向与原磁场方向相同。c．根据安培定则，由感应电流的磁场方向，确定感应电流的方向。（2）大小确定实验说明，当磁铁插入或拔出线圈的速度越快时，检流计指针的偏转角度越大；反之则越小。磁铁插入或拔出线圈的速度，反映了线圈的磁通变化的快慢。所以，线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通变化的速度成正比，这个规律叫做法拉第电磁感应定律。其表达式为：—单匝线圈中磁通的变化量，单位是韦（Wb）；—磁通的变化率，单位为韦每秒（Wb/s）。若线圈有N匝，则上式变为：=－线圈中感应电动势的大小，取决于线圈中磁通的变化速度，而与线圈本身的磁通大小无关。如果，则；越大，则越大。【课题】第五节电磁感应【课时】1课时【教学方法】讲授、练习【教学目标】1、掌握法拉第电磁感应定律计算2、将楞次定律判断方法运用到题目中解决问题【教学重点】法拉第电磁感应定律计算【教学难点】楞次定律判断方法【德育目标】将所学知识融会贯通【教学过程】第五节电磁感应×××××ab×××××abcdefS例4—2解：开关S闭合前，穿过闭合电路cdef的磁通量为零。开关S闭合的瞬间，导线ab中电流I的方向是a→b，由直线电流安培定则可判定，穿过闭合回路cdef的磁力线垂直纸面向外，磁通量增大。由楞次定律可知：产生的感应电流的磁场应阻碍磁通量增加，即与原磁场方向相反，其磁力线应垂直纸面向里。由环形电流安培定则可知：闭合电路cdef中感应电流为顺时针方向，即导线cd中的感应电流为d→c。例在一个B=0.01T的匀强磁场中，放一个面积为0.001㎡的线圈，其匝数为500匝，在0.1秒内，把线圈平面从平行于磁力线的方向转过90°，变成与磁力线的方向垂直。求感应电动势的平均值。解：在线圈转动的过程中，穿过线圈的磁通变化率是不均匀的，所以不同时刻，感应电动势的大小也不相同，可以根据穿过线圈的平均变化率来求得感应电动势的平均值。在时间0.01秒内，线圈转过90º，使线圈的磁通量由零变成：=0.01×0.001=1×10-5Wb在这段时间里，磁通的平均变化率为：==1×10-4Wb/s根据法拉第电磁感应定律，线圈的感应电动势的平均值为：e==－500×10-4=－0.05V【作业】习题19、20【课题】第五节自感【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、了解自感现象原理2、了解自感系数【教学重点】了解自感现象原理【教学难点】了解自感现象原理【德育目标】所学知识解释生活中的现象【教学过程】第五节自感一、自感现象下面通过图4—21的实验来观察两种自感现象。1．在图4—21（a）中，当开关S闭合时，灯泡HL2立即就亮，而灯泡HLl则是逐渐变亮。其原因是开关S闭合瞬间，通过线圈的电流发生了由无到有的变化，线圈中的磁通呈增加的趋势。根据楞次定律可知，线圈中的感应电动势要阻碍原电流的增加，因此灯泡HLl发生逐渐变亮的现象。但HL2支路因串联的是一个线性电阻而不会发生上述过程，因而灯泡HL2在接通电源后立即就亮。HLi1LHL1HL2SEi2RLHLi1LHL1HL2SEi2RLiL（a）电感线圈接通电源（b）电感线圈断开电源图4—21自感现象SE上述两种现象都是由于线圈自身电流发生变化而引起的。由于流过线圈本身的电流发生变化而产生感应电动势的现象叫做自感应现象，简称自感。由自感现象产生的电动势称自感电动势，用eL表示。二、自感系数。当电流流过回路时，回路中产生磁通，叫自感磁通。使N匝线圈具有的磁通叫做自感磁链，用字母ψ表示。则：同一电流流过不同的线圈，产生的磁链不同，为表示各个线圈产生自感磁链的能力，将线圈的自感磁链与电流的比值称为线圈的自感系数，简称电感，用L表示式中ψ—由自身线圈的电流所产生的自感磁链，单位：Wb；I—流过线圈的电流，单位：A；L—线圈的电感量，单位：H。L是一个线圈通过单位电流时所产生的磁链。电感的单位：【课题】第五节自感【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、识记自感电动势公式中各字母含义2、运用自感电动势公式【教学重点】运用自感电动势公式【教学难点】运用自感电动势公式【德育目标】所学知识解释生活中的现象【教学过程】第五节自感三、自感电动势1．自感电动势的大小自感是电磁感应的形式之一。对于一个具有多匝的空心线圈而言，当忽略其绕线电阻时可将它视为一个线性电感，根据电磁感应定律，它的感应电动势eL大小为：上式表明，线圈的自感电动势eL与线圈的电感L和线圈中的电流的变化率的乘积成正比。当线圈的电感量一定时，线圈的电流变化越快，自感电动势越大；线圈的电流变化越慢，自感电动势越小。当电流变化率一定时，线圈的电感量L越大，自感电动势就越大；线圈的电感量越小，自感电动势就越小。所以电感量反映了线圈产生自感电动势的能力。例电感量L=0.12H的线圈在一秒内电流自2A均匀地降到1A，求此线圈所产生的自感电势？解：V2．自感电动势方向+-++-+-eLeLiiLiL增大增大i+eLiiLiL减小减小图4—22自感电动势的方向（a）（b）-+-ieL注意：判断方向时要把产生自感电动势的线圈看成感应电源。如果规定自感电动势的参考方向与自感磁通的参考方向（即eL的方向与i的方向）一致，则有：式中的负号是由楞次定律决定的，它表明自感电动势总是企图阻碍原电流的变化。【课题】第五节自感【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、了解电感线圈中的磁场能量2、识记自感的应用【教学重点】自感的应用【教学难点】自感的应用【德育目标】所学知识解释生活中的现象【教学过程】第五节自感四、电感线圈中的磁场能量电感线圈也是一个储能元件。经过数学推导，线圈中储存的磁场能量为：因此线圈的电感也反映了它储存磁场能量的能力。启辉器灯管镇流器～启辉器灯管镇流器～220V图4—23日光灯电路图S1．磁场能量和电场能量在电路中的转化都是可逆的。例如，随着电流的增大，线圈的磁场增强，储入的磁场能量增多；随着电流的减小，磁场减弱，磁场能量通过电磁感应的作用，又转化为电能。因此，线圈和电容器一样都是储能元件。2．磁场能量的计算公式，在形式上与电场能量的计算公式相同。五、自感现象的应用日光灯的镇流器就是利用线圈自感的一个例子。如图4—23是日光灯的电路图。自感练习题1、当线圈中电流改变时，线圈中会产生自感电动势，自感电动势方向与原电流方[]A．总是相反B．总是相同C．电流增大时，两者方向相反D．电流减小时，两者方向相同2、线圈的自感系数大小的下列说法中，正确的是[]A．通过线圈的电流越大，自感系数也越大B．线圈中的电流变化越快，自感系数也越大C．插有铁芯时线圈的自感系数会变大D．线圈的自感系数与电流的大小、电流变化的快慢、是否有铁芯等都无关[]3、一个线圈中的电流均匀增大，这个线圈的A．自感系数均匀增大B．磁通量均匀增大C．自感系数、自感电动势均匀增大D．自感系数、自感电动势、磁通量都不变4、如图1电路中，p、Q两灯相同，L的电阻不计，则[]A．S断开瞬间，P立即熄灭，Q过一会才熄灭B．S接通瞬间，P、Q同时达正常发光C．S断开瞬间，通过P的电流从右向左D．S断开瞬间，通过Q的电流与原来方向相反5、如图2所示电路，多匝线圈的电阻和电池的内电阻可以忽略，两个电阻器的阻值都是R．电键S原来打开着，电流I0=ε／2R，今合下电键将一个电阻器短路，于是线圈中有自感电动势产生，这自感电动势[]A．有阻碍电流的作用，最后电流由I0减小为零B．有阻碍电流的作用，最后总小于I0C．有阻碍电流增大作用，因而电流保持为I0不变D．有阻碍电流增大作用，但电流最后还是要增大到2I06．如图3电路(a)、(b)中，电阻R和自感线圈L的电阻值都是很小．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光【课题】第六节互感现象【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、了解互感系数的含义2、初步理解互感现象的原理【教学重点】互感现象的原理【教学难点】互感现象的原理【德育目标】所学知识解释生活中的现象【教学过程】第六节互感现象一、互感现象1121abcdi1i2线圈1线圈2图4—25互感现象··图4—25表示两个线圈，匝数分别为N1、N2。在线圈1中通以交变电流i1，使线圈1具有的磁通11叫自感磁通，Ψ11=N111叫线圈1的自感磁链。由于线圈2处在i11121abcdi1i2线圈1线圈2图4—25互感现象··由于i1的变化引起Ψ21的变化，从而在另一个线圈2中产生的电压叫互感电动势。同理，线圈2中电流i2的变化，也会在线圈1中产生互感电动势。这种由一个线圈中的交变电流在另一个线圈中产生感应电动势的现象叫做互感现象。能够产生互感电动势的两个线圈称为互感线圈。为明确起见，磁通、磁链、感应电动势等应用双下标表示。第一个下标代表该量所在线圈的编号，第二个下标代表产生该量的原因所在线圈的编号。例如Ψ21表示出线圈1产生的穿过线圈2的磁链。二、互感系数1．互感系数M21叫做线圈1对线圈2的互感系数，简称互感。同理，线圈1对线圈2的互感为：理论和实验证明，M12=M21，因此一般省略下标，直接用M表示互感，即：互感M的单位是亨（H）。线圈间的互感M不仅与两线圈的匝数、几何形状、尺寸、线圈间的相对位置和磁介质等因素有关。其大小反映了一个线圈电流变化时，对另一个线圈产生互感电动势的能力。【课题】第六节互感现象【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、了解耦合系数含义2、简单计算互感电动势【教学重点】简单计算互感电动势【教学难点】耦合系数含义【德育目标】所学知识解释生活中的现象【教学过程】第六节互感现象2．耦合系数耦合线圈的互感系数是线圈的固有参数、取决于它们的结构、介质的磁导率和两个线圈之间的相对位置。为了清楚地反映两个耦合线圈的磁耦合程度，定义耦合系数为：可见K的取值范围为。耦合系数K越大，同样条件的两个线圈的互感越大，表明它们耦合越紧。当K＝1时，相当于一个线圈的磁通全部与另一个线圈交链，这种情况称为全耦合。对于两个电感线圈，耦合系数K取决于互感系数M。因此，如果改变两个线圈的相对位置就可以改变K值的大小。若两线圈放在同一轴线上，或者两个线圈平行放置，则两个线圈相距越近，互感就越大，K值也就越大；若两个线圈相距很远或者使两个线圈轴线相互垂直放置，那么互感变小，K值也变小，甚至可能接近零。三、互感电动势互感电动势与互感磁链的关系也遵循电磁感应定律。因线圈2中电流i2的变化在线圈1中产生的互感电动势为：互感电压为：上式说明，线圈中的互感电动势与互感系数及另一线圈中电流变化率成正比。互感电动势的方向可以用楞次定律来判定。式中负号即为愣次定律的反映。【课题】第六节互感现象【课时】1课时【教学方法】讲授、练习【教学目标】掌握互感线圈同名端判断方法【教学重点】同名端判断【教学难点】同名端判断【德育目标】【教学过程】第六节互感现象四、互感线圈的同名端12（a）全耦合两线圈（b）同名端表示))34M图4—26互感线圈的同名端112（a）全耦合两线圈（b）同名端表示))34M图4—26互感线圈的同名端1234线圈1线圈2互感在各种变压器、电动机、电焊机的原理中都有应用。但是在电子设备中，若线圈的位置装配不当，各个线圈之间会因互感耦合而产生不必要的干扰，严重时会造成整个电路无法工作，为此常把几个线圈之间的距离加大或者相互垂直安放，以避免相互影响。练习:课后练习1【课题】第一节交流电的基本概念【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、了解交流电的定义2、初步掌握单项交流电【教学重点】交流电【教学难点】单项交流电【德育目标】热爱自己的专业，为之努力【教学过程】§5—1交流电的基本概念一、交流电的定义在直流电路中，电动势、电压、电流的大小和方向都是不随时间变化。而在交流电路中，电动势、电压、电流的大小和方向都是随时间变化的。把大小和方向随时间作周期性变化的电动势、电压、电流统称为周期性交流电，简称交流电。其中按正弦规律变化的交流电称为正弦交流电；不按正弦规律变化的交流电称为非正弦交流电。二、单相正弦交流电的产生（见课本图）首先简单介绍交流发电机产生正弦电动势的原理。见图5—3（a），发电机的磁场是用直流电磁铁产生的，电磁铁的线圈中通入直流电流，就成为了磁极。磁极之间有一个装在转轴上的圆柱形铁心，它可以在磁极之间转动。绕组绕在铁心的表面上，图中只画了其中的一匝A-X。磁极与铁心之间的空气隙中的磁感应强度的方向总是处处与铁心表面垂直的；磁铁的形状制造得使空气隙中磁感应强度的大小按正弦函数规律分布，即（5—1）见图5—3（b），上式中的：是磁极中央的磁感应强度，是各点磁感应强度中的最大值；是空气隙中的一点与转轴O组成的平面与图示中性面间的夹角。随而变的情况画在图5—３（c）中。在铁心旋转时，绕组的导体A和X切割磁力线，产生大小相等在绕组回路中方向一致的感应电动势。设铁心逆时针方向等速旋转，A、X中的感应电动势同为，选择绕组电动势的正方向在绕组回路中是由X到A的，则。设每个导体的有效长度为，和磁场的相对速度为，根据的关系，现在和都不变，将随绕组运动的位置而变化。绕组处在的位置时，因为，所以。绕组处在置时，因为，电动势最大，为。绕组处在任意位置时，由于，电动势为：（5—2）如果绕组等速旋转的角速度为，并且从导体A在的位置时开始计算时间（就是以时的，也就是以时为“计时起点”），则经时间后，导体A所处的位置为，所以绕组电动势随时间变化的规律为：（5—3）对应的波形如图5—3（d）。可以看到，这样的发电机产生的是正弦电动势。可见，交流发电机产生的电动势是按正弦规律变化的，它可以向外电路输送正弦交流电。应当指出，实际的发电机构造比较复杂，线圈匝数很多，磁极一般也不止一对，是由电磁铁构成的。一般多采用旋转磁极式，即电枢不动，磁极转动，如图5—3所示。发电机采用磁极旋转时，电枢绕组的绝缘问题、机械强度问题以及大电压和大电流引到外部电路等问题都比较容易处理。所以，现代的大型发电机几乎都是旋转磁极式的。目前，由旋转电机产生的频率可达15000赫兹的正弦电动势是由振荡器产生的。【课题】第二节正弦交流电的表示方法【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握正弦交流电的表示2、理解图示正弦交流电【教学重点】正弦交流电的表示【教学难点】角频率【德育目标】热爱自己的专业，为之努力【教学过程】§5—2正弦交流电的表示方法TTaTTacetb图5—4交流电的周期o1．周期从图5—3（d）可以看出，是一个按正弦规律变化的交流电动势。线圈匀速转动一周，电动势按正弦规律变化一周。我们把交流电完成一次周期性变化所需的时间称为交流电的周期，用符号T表示，单位是秒，常用s来表示。在图5—4中，在横坐标轴上由o到a或由b到c的这段时间就是一个周期。周期较小的单位还有毫秒ms、微秒μs。2．频率交流电在1秒内完成周期性变化的次数叫做交流电的频率，用符号表示，其单位是赫兹（简称赫），常用Hz来表示。常用的单位还有千赫（KHz）和兆赫（MHz），其换算关系如下：1KHz=Hz1MHz=Hz1MHz=KHz根据定义，周期和频率互为倒数，即：（5—4）目前，在我国的电力系统中，交流电的频率为50Hz，周期为0.02s，习惯上称为工频；而美国、日本等国家采用60Hz的频率。在某些设备中，可能需要较高频率的交流电，例如无线电工程上使用的频率为105～3x1010Hz。频率和周期都是反映交流电变化快慢的物理量，如果周期越短（频率越高），那么交流电变化就越快。3．角频率交流电变化的快慢，除了用周期和频率表示外，还可以用角频率表示。交流电在一秒内所变化的角度（电角度），叫做交流电的角频率，用符号表示，单位是rad/s。如果交流电1秒内变化了1次，则电角度正好变化了2π弧度，也就是说该交流电的角频率rad/s。若交流电1秒内变化了次，则可得周期、频率和角频率的关系为：例如，我国交流电的工频电压为50Hz，其角频率为314rad/s。以上所讲的周期、频率和角频率都是表示交流电变化快慢的物理量。三个物理量中只要知道其中之一，即可通过上式求出另外两个。通常把角频率（或周期）称为正弦交流量的三要素之一。【课题】第二节正弦交流电的表示方法【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、了解交流电的瞬时值与最大值2、能够读懂图中所表示的最大值、瞬时值【教学重点】读懂图中所表示的最大值、瞬时值【教学难点】读懂图中所表示的最大值、瞬时值【德育目标】热爱自己的专业，为之努力【教学过程】§5—2正弦交流电的表示方法二、瞬时值与最大值1．瞬时值由于正弦交流电是随时间按正弦规律不断变化的，所以每一时刻的值都是不同的。我们把交流电在每一时刻的值称为在这一时刻交流电的瞬时值。瞬时值的大小有正、负，也可能为零。电动势、电压和电流的瞬时值分别用小写字母、和表示。例如，在图5—5（a）中，在时刻的瞬时值为，时刻的瞬时值为零。图5—5（a）也可以画成图5—5（b）的形式。2．最大值最大的瞬时值称为最大值，也称为幅值或峰值。电动势、电压和电流的最大值分别用符oπ/2π2πt（b）ot1toπ/2π2πt（b）ot1t2t（a）

图5—5电动势的波形图EmEm交流电的最大值是指交流电在一个周期内所能达到的最大值，可用来表示交流电的电流强弱或电压高低，在实际应用中很有意义。如电容器用于交流电路中时所承受的耐压值，就是指的最大值，如果交流电最大值超过电容器所能承受的耐压值，那么电容器就有被击穿的可能。【课题】第二节正弦交流电的表示方法【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握交流电有效值与平均值的表示方法2、识别仪表铭牌上的数据【教学重点】掌握交流电有效值与平均值的表示方法【教学难点】交流电的有效值【德育目标】将所学知识融会贯通【教学过程】§5—2正弦交流电的表示方法三、有效值与平均值1．有效值交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的。让一个交流电流和一个直流电流分别通过阻值相同的电阻，如果在相同时间内产生的热量相等，那么就把这一直流电的数值叫做这一交流电的有效值。交流电动势、电压、和电流的有效值分别用大写字母、和表示。例如：在10欧姆的电阻内通过5A的直流电流时，经过0.02秒所产生的热量为1.2焦耳，假如使某一交流电流也通过这个电阻，经过0.02秒所产生的热量也是1.2焦耳，则这个交流电的有效值就是5A。根据数学分析，正弦交流电的有效值和最大值之间有如下关系：通常所说的交流电的电动势、电压、电流的值，凡没有特别说明的，交流电的大小都是指有效值。例如，照明电路的电源电压为220V，动力电路的电源电压为380V；用交流电工仪表测量出来的电流、电压都是指有效值；交流电气设备铭牌上所标的电压、电流的数值也都是有效值。2．平均值正弦交流电的波形是对称于横轴的，在一个周期内的平均值恒等于零，所以一般所说平均值是指半个周期内的平均值。根据数学分析，正弦交流电在半个周期内的平均值为：【课题】第二节正弦交流电的表示方法【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、了解相位、相位差的概念2、在图中读出相位【教学重点】在图中读出相位【教学难点】在图中读出相位【德育目标】对交流电的图形表示融会贯通【教学过程】§5—2正弦交流电的表示方法四、相位与相位差有两个电动势，如果他们的频率相等，最大值也一样，那么，它们的每个瞬时值是否也一样，也就是它们变化的步调是否一致?下面我们来分析说明这个问题。o－60°60°图5—6相位和相位差电动势的瞬时值是由振幅和正弦函数共同决定的。我们把叫做该正弦交流电的相位或相角。是时的相角，叫做初相位，简称初相。它反映了正弦交流电起始时刻的状态。交流电的初相可以是正、负和零。初相一般用弧度表示，也可以用角度表示，通常用不大于180度的角度来表示。图5o－60°60°图5—6相位和相位差设两个同频率交流电为：式中是电压的相位，是电流的相位。两个同频率正弦量的相位之差，叫做它们的相位差，用表示。这样，电压和电流的相位差为：上式表明：两个同频率正弦量的相位差等于它们的初相之差，是个常数，不随时间而改变。相位差是描述同频率正弦量相互关系的重要特征量，它表征两个同频率正弦量变化的步调。注意：初相的大小与时间起点的选择有关，而相位差与时间的起点选择无关，同时应注意，只有同频率的两个正弦量才能比较相位。根据两个同频率正弦量的相位差，可以确定两个正弦量之间的相位关系。一般的相位关系可分为超前、滞后；特殊的相位关系可分为同相、反相和正交三种。正弦交流电练习题一、填空题1、正弦交流电的三要素：、、。2、已知某正弦交流电压为：，则交流电的最大值为，有效值为，频率为，角频率为，周期为，初相位为，时刻的电压瞬时值为。3、如图所示为两个正弦交流电的相量图，已知，的有效值为220V,则二者的相位差为，其瞬时值表达式为。4、如图所示是正弦交流电的相量图，其中（a）为电路；（b）为电路；（c）为电路；（d）为电路；（e）为电路。5、电容器的特性是二、选择题1、对照明用交流电的说法正确的是（）A、每秒钟交流电压由100次达到最大值B、交流电的有效值为220VC、其初相位为D、1S内交流电压有50次过零2、在正弦量的相量表示法中，下列说法正确的是（）A、相量的长度等于正弦量的最大值B、相量的长度等于正弦量的有效值C、相量与横轴的夹角等于正弦量的相位D、相量与横轴的夹角等于正弦量的初相位3、已知某交流电流，当时的瞬时值，初相位，则这个交流电的有效值为（）A、B、C、D、4、下列元器件中消耗电能的是（）A、纯电容B、纯电感C、纯电阻D、以上答案都正确5、下列交流电路中电压和电流可能同相的是（）A、纯电阻B、纯电容C、纯电感D、RLC串联电路6、如图所示电路，电路为电感性电路的是（）A、R=4Ω、XL=1Ω、XC=2ΩB、R=4Ω、XL=0Ω、XC=2ΩC、R=4Ω、XL=3Ω、XC=2ΩD、R=4Ω、XL=3Ω、XC=3Ω三、判断题1、正弦交流电的三要素为最大值、有效值、周期。2、只要是正弦量就能用相量进行加减运算。3、欧姆定律是一个普遍定律，因此，在求纯电阻、纯电感、纯电容电路的电流和电压的瞬时值时都使用。4、在纯电感电路中电压超前电流。5、在RLC串联电路中，若,则该电路呈电感性。四、简答题1、在交流电路中，有哪些因素阻碍电流的流动？它们在电路中的作用有何异同点？【课题】第二节正弦交流电的表示方法【课时】1课时【教学方法】讲授、练习【教学目标】正弦交流电综合题练习【教学重点】综合训练【教学难点】综合读图【德育目标】将交流电知识融会贯通【教学过程】§5—2正弦交流电的表示方法例5—1已知两个正弦交流电压，分别是V，V。求各交流电的最大值、有效值、平均值、角频率、频率、周期、初相和它们之间的相位差，并指出它们之间的“超前”和“滞后”关系，并在同一坐标系上画出它们的波形图。解：(1)最大值V，V(2)有效值V，V(3)平均值V，V(4)角频率(5)频率HZ(6)周期S(7)初相，(8)相位差【练习】1、线圈的自感系数为0.255H，电阻可以忽略不计，把它接在频率为50HZ，电压为220V的交流电源上，求通过线圈的电流。若以电压作为参考相量，写出电流瞬时值的表达式，并画出电压和电流的相量图。2、已知加在2μF的电容器上的交流电压为，球通过电容器的电流，写出电流瞬时值表达式并画出电流、电压的相量图【课题】第一节磁感应强度【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握电流产生磁场的判断方法2、运用安培定则判断线的特点【教学重点】磁感线的特点【教学难点】常见磁场磁感线分布【德育目标】【教学过程】§5—2正弦交流电的相量表示法§5—2正弦交流电的相量表示法在交流电路的分析和计算中，常需将频率相同的正弦量进行加减等运算，若采用解析式法和波形图都不够方便。为此，引入正弦量的相量图表示法。用旋转矢量表示一个正弦电动势的具体做法是：以直角坐标系的原点为起点画一个矢量，矢量的长度等于正弦交流电压的最大值；矢量的起始位置与横轴之间的夹角为正弦交流电的初相角。该矢量以原点为轴心，以正弦电动势的角频率逆时针旋转。这样，矢量任意时刻在纵轴上的投影就是这个正弦交流电动势在该瞬间的瞬时值，如图5－9所示。例如，在时刻，旋转矢量在纵轴上的投影为，相当于图5－9（b）中电动势波图5图5—9相量图表示原理o0bωtABωγ+1（a）（b）ωt1aωte0形的点a；在时，矢量与横轴的夹角为，此时矢量在纵轴上的投影为，相当于电动势波形的点b。画相量时，相同单位的量应按相同的比例尺寸来画。不同单位的量，可以有不同的比例尺寸。同一电路中若干个正弦量的相量常画在一起称为相量图，能形象地表示各正弦量的大小和相位关系。图5—10例5—3图5—10例5—3解：正弦电流的有效值为＝10A，初相角为；正弦电流的有效值为＝10A，初相角为，其相量图如图5－10所示。【课题】第三节纯电阻正弦交流电路【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、了解纯电阻正弦交流电电阻与电压的关系2、区别正弦交流电与支流电电压、电阻关系【教学重点】纯电阻正弦交流电电阻与电压的关系【教学难点】纯电阻正弦交流电电阻与电压的关系【德育目标】对相近事物注意观察、区别，理解记忆【教学过程】§5—3纯电阻正弦交流电路纯电阻电路，就是既没有电感又没有电容，只有线性电阻的电路。在实际生活中，负载为白炽灯、电烙铁、电阻炉的交流电路都可以近似看成是纯电阻电路。一、电流与电压的关系图5—11所示电阻电路中，实验表明，交流电流与电压的瞬时值，仍然符合欧姆定律，即：由此可见在纯电阻电路中，电流与电压不但是同频率的正弦量，而且是同相的，其波形图如图5—12（a）所示。由上式可知电阻的电压与电流之间的关系为：（1）大小关系或图5—11图5—11纯电阻电路图5—12电阻电压与电流的波形图和相量图（a）（b）－+R（3）相量关系其相量图如图5—12（b）所示。【课题】第三节纯电阻正弦交流电路【课时】1课时【教学方法】讲授【教学目标】1、掌握纯电阻交流电路功率表示方法2、计算交流电路功率【教学重点】计算交流电路功率【教学难点】计算交流电路功率【德育目标】将实际问题用所学知识解决即善于将理论运用于实践【教学过程】§5—3纯电阻正弦交流电路二、电路的功率在交流电路中，电压和电流是不断变化的，我们把电压瞬时值和电流瞬时值乘积称为瞬时功率，用小写字母表示，即：所以，纯电阻正弦交流电路的瞬时功率为：（5—12）其波形图如图5—13所示。可见瞬时功率总是非负的值，电阻总是吸收能量，将电能转换成热能，这种能量转换是不可逆的，所以电阻是耗能元件。瞬时功率的计算和测量很不方便，一般只用于分析能量的转换过程。所以在实际应用中常用平均功率来表示电阻所消耗的功率。瞬时功率在一个周期内的平均值称为平均功率，又叫做有功功率，用大写字母表示，单位是瓦，用W表示。纯电阻电路的平均功率可以用功率曲线与轴所包围的面积来表示。由图5—13可以看出，平均功率在数值上等于瞬时功率曲线的平均高度，即平均功率等于最大功率的一半。π/2π3π/22ππ/2π3π/22πP图5—13纯电阻电路功率波形o（5—13）根据欧姆定律也可以表示为：通过以上讨论可以得出以下结论：（1）在纯电阻电路中，电压与电流同频率、同相位，电压与电流的最大值、有效值和瞬时值之间都遵循欧姆定律。（2）直流电和交流电在通过电阻时，电流都要做功，把电能转化为热能。所以电阻是一种耗能元件。（3）纯电阻电路的平均功率等于电流的有效值与电阻端电压的有效值的乘积。例题5—5已知某白炽灯的参数为220V/25W，当其两端所加电压为V时，试求：（1）白炽灯工作时的电阻是多少?（2）通过白炽灯的电流瞬时值与有效值；（3）有功功率。解：（1）由题可知，白炽灯的电压为220V时，功率为25W所以=1936Ω（2）通过白炽灯的电流瞬时值为:≈A通过白炽灯的电流的有效值为：A（3）由于白炽灯工作在额定状态下，因此其功率应为额定功率。从已知条件可知、W。§5－1交流电的基本概念一、什么交流电恒稳直流电：大小和方向不随时间变化的电流、电压、电动势的总称，常简称为直流电。脉动直流电：大小随时间有些变化而方向不变的电流、电压、电动势的总称。交流电：大小和方向都随时间作周期性变化的电流、电压、电动势的总称。正弦交流电：按正弦函数规律变化的交流电。交流电流、电压、电动势的其数学表达式分别为：通二、正弦交流电的产生正图5—1是交流发电机原理图。其他位置的。式中，，表示交流电动势的最大值。可见，这个电动势是按正弦函数规律变化的，我们把它称为正弦交流电动势。逆时针转=0，转至最大；，线圈转动半周，这个半周中除了这两个位置，A点的电位高于B点的电位，电动势为正。此后，B点的电位高于A点的电位，电动势为负。故图示发电机(一对磁极发电机)的线圈转动一周，电动势正、负变化一次。流过负载的电流的方向也就随线圈转动一周而变化一次。设开始计时线圈的起始位置与中性面的夹角为，则在转动时间后，线圈与中性面之间的夹角，发电机产生的感应电动势可表示为：同理：从旋转的部分是电枢还是磁极看，发电机分旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机，图示的发电机为旋转电枢式发电机；从磁极的对数看，发电机有单对磁极发电机，也有多对磁极发电机，如三峡电站国产700MW水轮发电机的转速为75，磁极的对数达40对（80极），图示的发电机为单对磁极发电机。设，，，则：V。列表计算并作波形图如下：（s）1/3607/90023/18004/22560°150°240°330°90°180°270°360°（V）0－0从旋转的部分是电枢还是磁极看，发电机分旋转电枢式发电机和旋转磁极式发电机；从磁极的对数看，发电机有单对磁极发电机，也有多对磁极发电机。如三峡电站国产700MW水轮发电机的转速为75r/min，磁极的对数可达40对（80极）。三、交流电的三要素决定交流电瞬时值大小的三个量叫做交流电报三要素,它们分别是最大值（或有效值）、频率（或角频率、周期）、初相。1.最大值（或有效值）瞬时值交最大值交有效值做功能力与交流电相同的直流电的数值（在相同的时间里，若一直流电与一交流电的发热量相等，则直流电与交流电等效，直流电的数值叫交流电的有效值）。交流电的大小用有效值表示。分别E、U、I，表示。理论证明：正弦交流电的