高教版《电子技术基础与技能》项目六 搭建简易直流电动机电路教学设计

项目六 搭建简易直流电动机电路 学习项目名称 搭建简易直流电动机电路 情境应用 直流电动机、电磁秋千等 基础知识点 磁场的基本物理量 电流的磁效应 磁场对电流的作用 认知技能点 认识直流电动机 认识漆包线 操作技能点 简易直流电动机的搭建 课程场地 《电工技术基础与技能》课程教室 设计课时 4 一、项目应用 电流不仅可以流过电阻性负载以发光、发热的形式做功，还可以转换成磁能或通过磁能再转换成机械能来做功。如产生电流的发电机；作为负载的电动机、电磁铁、变压器、计算机、电话机、电视机、收音机等大量的电子电器设备都与磁现象有着密切的联系。电和磁是两种相互联系、相互依存、不可分割的基本现象。因此，我们一般将电和磁统称为电磁现象，包括电流的磁场（电生磁）和电磁感应（磁生电）。电磁秋千就是电流磁效应的一种应用，如图6-1所示， 二、项目原理 （一）电流的磁效应 1、磁场 磁场是一种特殊的物质，具有力和能的性质。磁场的存在可以通过一个小实验来验证：在一块条形磁铁的周围放几个小磁针，稳定后可以看到小磁针会按一定规律排列，如图6-2所示。这表明磁体周围存在着磁力作用的空间，这种空间就称为磁场。 小磁针的有序偏转说明磁场是有方向的。一般规定，在磁场中的任一点，小磁针N极受力的方向，即小磁针静止时N极所指的方向为该点的磁场方向。为形象的表示磁场的方向，人们假想在磁场中假想了一些互不交叉的曲线，即所谓磁感线（曾称为磁力线），这些曲线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向。磁感线在磁体外部由N极指向S极，在磁体内部由S极指向N极；离磁极越近磁感线越密，即磁感线的疏密程度反映了磁场的强弱程度，磁感线越密表示磁场越强，越疏表示磁场越弱。通常在图中就用磁感线的多少和疏密程度来定性的描述磁场的分布情况。 2、电流的磁效应 研究发现磁体不是产生磁场的唯一物质。1820年，丹麦物理学家在实验中发现，将一条导线平行的放在小磁针上方时，给导线通电小磁针就会发生偏转，当导线断电后，小磁针又恢复到原来的指向。这说明电流也能产生磁场。 通电导线的磁场方向与电流方向的关系可以用安倍定则（也称为右手螺旋定则）来进行判定：在通电直导线中，用右手握住导线，让大拇指方向与电流方向一致，则四指环绕方向就是磁场的方向；在通电螺线管中，用右手握住通电螺线管，让四指方向与电流方向一致，则大拇指所指方向为磁场方向（即通电螺线管的N极），如图6-3所示。 3、磁场的基本物理量 1）磁感应强度 磁感应强度是描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量，用符号B表示。在国际单位制中，磁感应强度的单位是特斯拉，简称特（T）。在磁场中，如果各点的磁场强弱都相同，磁感线就是等距离的平行直线，这样的磁场称为匀强磁场。 在匀强磁场中，与磁场方向垂直的通电导线所受的电磁力F与电流I和导线长度l的乘积之比为一个恒量。这个比值就是该匀强磁场的磁感应强度，其数学表达式为 式中 B—磁感应强度，单位为T； F—通电导体所受磁场力，单位为N； I—导体中的电流，单位为A； —导体长度，单位为m。 磁感应强度是矢量，它不但表示出该点的磁场方向，也表示该点的磁场方向。地面附近地磁场的磁感应强度大约是0.3×10-4T，永久磁铁附近的磁感应强度大约是1×10-3T，电动机和变压器的铁芯中，磁感应强度可达0.8～1.4T。 例6-1 已知在一个匀强磁场中，有一段与磁场方向垂直的导线，导线的长度为0.2m，通入5A的电流后，测得导线受到的磁场力为0.2N，求此匀强磁场的磁感应强度B。 解:由磁感应强度定义式可得 2）磁通 磁通是描述磁场在一定面积内磁力线分布情况的物理量。在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个与磁场方向垂直的面积为S的平面，磁感应强度B与面积S的乘积，就是穿过这个平 ... ...