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章节课题 5.1 电磁场与电磁基本物理量 课时 2节
教 学 目 的 1. 熟练掌握：磁感应强度、磁通、磁导率、磁通势及磁阻的基本概念。 2. 正确理解：电流和磁场的相互依存关系。
重点难点 重点：铁磁材料的磁化特性，电流的磁场及其应用，磁场强度的基本概念、方向判断和计算 难点：磁通的概念与计算方法，磁场强度磁通的方向判断和计算
教学方法 课堂讲授与练习相结合，综合学生实际，适当处理教材，因材施教，讲解问题时力求清晰明了，注意引导学生对本课程的兴趣和调动学生的学习积极性，并通过练习加深对所学知识的理解与掌握，尽可能达到好的教学效果，以提高学生的理论水平。
教具及参考书 1.《电工基础》 李梅主编 机械工业出版社 2.《电工电子技术基础》 王兆义主编 高等教育出版社 3.《电工基础》 谭恩鼎主编 高等教育出版社 4.《电工基础》 薛涛主编 高等教育出版社
作业 P124 5-2-1 5-2-2
课 后 小 结 1.。磁感应强度是定量描述磁场中各点磁场强弱的物理量。用磁导率来表征各种物质的导磁性能 2. .通电导线可以产生磁场。在磁场中要受到电磁力的作用用右手定则判定磁感应强度方向。
教学内容 5.1 电磁场与电磁基本物理量 教学目的 掌握：磁感应强度、磁通、磁导率、磁通势及磁阻的基本概念。 理解：电流和磁场的相互依存关系。 技能要求 掌握： 电流所产生的磁场的判别方法，通电导线在磁场中的受力的判别方法。 了解：磁场强度的计算方法。 教学内容 5.1 电磁场与电磁基本物理量 5.1.1磁场 1. 1.磁场的产生 把一个磁体放在另一个磁体附近，两个磁体的磁极之间会产生相互作用力：同性磁极之间互相排斥，异性磁极之间互相吸引。与电荷间的相互作用力相似。磁极之间的相互作用力也不是在磁极直接接触时才发生，而是通过两磁极之间的空间传递的。我们称传递磁场力的空间为磁场。互不接触的磁体之间具有的相互作用力，就是通过它周围的磁场来传递的。磁场是由磁体产生的，有磁体才有磁场。 2. 通电直导线周围的磁场 通电直导线周围磁场的方向，是在与导线垂直的平面上且以导线为圆心的同心圆。磁场方向与电流方向之间的关系可用安培右手螺旋定则来判断，如图5-2a所示。用右手握住通电直导线，让拇指指向电流方向，四指弯曲，那么四指所指的方向就是磁场的绕行方向。
教学内容 3．通电螺线管的磁场 通电螺线管周围的磁场与条形磁铁周围的磁场相似，磁力线的形状也相似。通电螺线管的两端相当于条形磁铁的两个磁极，两端磁极的极性与电流方向有关，其方向也用右手螺旋定则来判定：用右手握住螺线管，弯曲的四指沿着电流方向，那么伸直的大拇指所指的一端就是通电螺线管的北极N，而另一端就是南极S，如图5-2b所示。 4．磁场的能量 磁场除了具有大小和方向，还有能量。磁场的建立过程是磁场的储能过程；磁场的消失过程是磁场能量的释放过程。因为磁场具有能量，磁场之间才会有力的作用。 5.1.2磁场的基本物理量 1. 磁感应强度B 由前面分析了可知，磁场既有强弱，又有方向。为了表示磁场的强弱和方向，引入了磁感应强度的概念。 磁场的重要特性之一是磁场对载流导体具有作用力（电磁感应力），根据磁场的这一特性，用磁场中的载流导体受力大小来定义磁感应强度。 式中，B — 磁感应强度，单位为T（特斯拉）； F — 通电导体所受磁场力，单位为N（牛顿）； I — 导体中的电流，单位为A（安培）； l — 导体的长度，单位为m（米）。 容 1.1 晶体二极管 1.1.1半导体的基本知识 1. 什么是半导体 半导体是介于导体和非导体之间的物质（如硅和锗）。与导体和绝缘体具有能或不能传导电流那样非常明显的性质相比，半导体的导电能力则会根据周围状态（或条件）改变其性质。如温度升高，光照增强，掺杂质等均会使半导体的导电能力大为增强。 2. 半导体的分类 纯净的半导体称为本征半导体。在纯净半导体中掺入杂质元素后，使导电性能增强的半导体,称为杂质半导体，根据掺入杂质的不同，可得到二种不同类型的半导体：N型半导体和P型半导体。各种半导体之间的关系如图1.1.1所示。
教学内容 磁感应强度是定量描述磁场强弱的物理量。磁感应强度是矢量，它的方向与该点磁场的方向相同； 在定义式中，采用的是均匀磁场，即均匀磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，磁力线是等距离的平行直线， 【例5-1】 已知处于均匀磁场中、并与磁场方向垂直的载流导体，导体的有效长度为0.1m，通入的电流为5A，导体所受的电磁力为0.1N，求电磁感应强度B。 解： 根据电磁感应强度B的定义式，有 T 2.磁场中通电导体电磁力F 根据通电导体在磁场中要受到电磁力的作用，定义了磁感应强度B。把磁感应强度B的公式变形，就得到磁场对通电导体的作用力公式 F=B I l （5-2） 式中各量的方向如图5-3所示，图5-3b又称为左手定则，即将左手伸直，拇指与四指垂直放在一个平面上，让磁力线垂直穿过掌心，四指指向电流方向，则拇指所指方向就是导体的受力方向。 处于磁场中的载流导体，当导体l垂直于磁场方向，导体受到的电磁力最大；当导体平行于磁场方向，则导体不受力；当导体与磁场方向成α夹角（如图5-4所示）,导体所受电磁力为 F=B I l sinα （5-3） 图5-4导体与磁感应强度方向不垂直 【例5-2】已知均匀磁场B=0.5T，在磁场中有一载流导体，导体方向和磁场方向垂直，有效长度l =0.1m，通电电流I=5A，求导体受力大小及方向。 解： F=B I l=0.5×0.1×5=0.25N 导体的作用力公式 F=B I l （5-2） 半导体器件 教学目的 掌握：二极管的基本特性；二极管和三极管器件的外形和电路符号；三极管的电流分配关系。 理解：二极管的伏安特性曲线和主要参数；三极管的放大作用和主要参数。 了解： 三极管场效应管的结构，场效应管的分类。 技能要求 掌握： 万用表判别二极管和三极管的质量和电极的方法。 了解： 场效应管的保存、取用、焊接的操作要领。 教学内容 1.1 晶体二极管 1.1.1半导体的基本知识 1. 什么是半导体 半导体是介于导体和非导体之间的物质（如硅和锗）。与导体和绝缘体具有能或不能传导电流那样非常明显的性质相比，半导体的导电能力则会根据周围状态（或条件）改变其性质。如温度升高，光照增强，掺杂质等均会使半导体的导电能力大为增强。 2. 半导体的分类 纯净的半导体称为本征半导体。在纯净半导体中掺入杂质元素后，使导电性能增强的半导体,称为杂质半导体，根据掺入杂质的不同，可得到二种不同类型的半导体：N型半导体和P型半导体。各种半导体之间的关系如图1.1.1所示。
教学内容 3．磁通Φ 在匀强磁场中，磁感应强度B与垂直于它的某一面积S的乘积，称为该面积的磁通，用Φ表示 Φ = BS （4-4） 式中，B的单位为T, S的单位为m2, Φ的单位为Wb（韦〔伯〕）。 磁通也是矢量，方向与磁感应强度的方向相同。式（5-4）只适用于磁场方向与面积垂直的匀强磁场。当面积S与磁场方向不垂直时，则磁通为 Φ = BS sinθ 式中，θ是磁场方向与面积S的夹角，如 图5-6所示。 【例5-3】 已知一均匀磁场，磁感应强度B= 0.01T，该磁场的磁力线以θ=45o夹角穿入面积为0.01m2的截面，求穿入截面的磁通。 解： Φ = BS sinθ=BS sin45o=0.01×0.01×0.707Wb=7.7×10－6Wb 4. 磁导率μ 为了表征各种物质的导磁性能，引入了磁导率的概念。磁导率用μ表示，单位为H/m(亨/米)。导磁物质的μ越大，其导磁性能越好，产生的附加磁场越强；μ越小，导磁性能越差，产生的附加磁场越弱。 实验表明，真空中的磁导率H/m，为一常数。为了使用方便，常以真空的磁导率为衡量依据，将其他物质的磁导率和真空的磁导率进行比较：某物质的磁导率μ与真空磁导率μ0的比值，定义为该物质的相对磁导率，用μr 表示，即 μ r无量纲，它表示的意义是该物质的磁导率是真空磁导率的多少倍。 磁感应强度是定量描述磁场强弱的物理量。磁感应强度是矢量，它的方向与该点磁场的方向相同； 在定义式中，采用的是均匀磁场，即均匀磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，磁力线是等距离的平行直线， 【例5-1】 已知处于均匀磁场中、并与磁场方向垂直的载流导体，导体的有效长度为0.1m，通入的电流为5A，导体所受的电磁力为0.1N，求电磁感应强度B。 解： 根据电磁感应强度B的定义式，有 T 导体的作用力公式 F=B I l （5-2） 半导体器件 教学目的 掌握：二极管的基本特性；二极管和三极管器件的外形和电路符号；三极管的电流分配关系。 理解：二极管的伏安特性曲线和主要参数；三极管的放大作用和主要参数。 了解： 三极管场效应管的结构，场效应管的分类。 技能要求 掌握： 万用表判别二极管和三极管的质量和电极的方法。 了解： 场效应管的保存、取用、焊接的操作要领。 教学内容 1.1 晶体二极管 1.1.1半导体的基本知识 1. 什么是半导体 半导体是介于导体和非导体之间的物质（如硅和锗）。与导体和绝缘体具有能或不能传导电流那样非常明显的性质相比，半导体的导电能力则会根据周围状态（或条件）改变其性质。如温度升高，光照增强，掺杂质等均会使半导体的导电能力大为增强。 2. 半导体的分类 纯净的半导体称为本征半导体。在纯净半导体中掺入杂质元素后，使导电性能增强的半导体,称为杂质半导体，根据掺入杂质的不同，可得到二种不同类型的半导体：N型半导体和P型半导体。各种半导体之间的关系如图1.1.1所示。
教学内容 5. 磁场强度H 当通电线圈的匝数和电流不变时，线圈中的磁场强弱与线圈中的导磁物质有关。由其铁磁材料，不同类型其磁导率不同，同一材料其磁导率μ值还不是常数，使磁场的计算比较复杂，因此引入了一个与物质的磁导率无关的辅助量来表示磁场的强弱，称为磁场强度。其定义为：磁场中某点的磁感应强度B与介质的磁导率μ之比，称为该点的磁场强度，用H表示，即 或 （4-6） 式中，B的单位为T，μ的单位为H/m ，H的单位为A/m（安/米）。磁场强度是矢量，其方向与该点磁感应强度的方向相同。 磁感应强度是定量描述磁场强弱的物理量。磁感应强度是矢量，它的方向与该点磁场的方向相同； 在定义式中，采用的是均匀磁场，即均匀磁场中各点的磁感应强度的大小相等、方向相同，磁力线是等距离的平行直线， 【例5-1】 已知处于均匀磁场中、并与磁场方向垂直的载流导体，导体的有效长度为0.1m，通入的电流为5A，导体所受的电磁力为0.1N，求电磁感应强度B。 解： 根据电磁感应强度B的定义式，有 T 导体的作用力公式 F=B I l （5-2） 半导体器件 教学目的 掌握：二极管的基本特性；二极管和三极管器件的外形和电路符号；三极管的电流分配关系。 理解：二极管的伏安特性曲线和主要参数；三极管的放大作用和主要参数。 了解： 三极管场效应管的结构，场效应管的分类。 技能要求 掌握： 万用表判别二极管和三极管的质量和电极的方法。 了解： 场效应管的保存、取用、焊接的操作要领。 教学内容 1.1 晶体二极管 1.1.1半导体的基本知识 1. 什么是半导体 半导体是介于导体和非导体之间的物质（如硅和锗）。与导体和绝缘体具有能或不能传导电流那样非常明显的性质相比，半导体的导电能力则会根据周围状态（或条件）改变其性质。如温度升高，光照增强，掺杂质等均会使半导体的导电能力大为增强。 2. 半导体的分类 纯净的半导体称为本征半导体。在纯净半导体中掺入杂质元素后，使导电性能增强的半导体,称为杂质半导体，根据掺入杂质的不同，可得到二种不同类型的半导体：N型半导体和P型半导体。各种半导体之间的关系如图1.1.1所示。

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