资源简介

《电工基本电路安装与测试》教学设计
任务16 认识常用电磁铁
一、教材分析与处理
本课题选自高等教育出版社出版、崔陵主编的浙江省电气技术应用专业课程改革成果教材《电工基本电路安装与测试》项目五认识电动机与变压器，任务1认识常用电磁铁。
电磁铁是常见的低压电器。教材内容主要包括“磁的基本知识、认识常用电磁铁、识读电磁铁符号”等内容。电磁铁是学生学习的第一个电磁器件，教材中通给定常见电磁铁若干，通过外观识别电磁铁的类型，识读电磁铁的特号。因此，根据“做中学、做中教”的教学理念，围绕“识别常用电磁铁”这一具体的工作任务，将教材中的教学内容划分为“磁的基本知识、认识常用电磁铁、识读电磁铁符号”等具体的任务。
二、学情分析
授课对象是电气技术应用、电气运行与控制等专业一年级学生，《电工基本电路安装与测试》是学生专业学习的第一门专业核心课程。高一学生学习基础一般，学生学习能力较弱。通过前面学习，学生已认识电阻器和电容器。学生对学习本课程的知识、技能有较强烈的兴趣与愿望。
三、设计理念
电工基本电路的识图、安装、测试与应用是本课程的核心技能。识别基本元件是电路识图、安装、测试与应用的基础。基于现代教育思想和教学理论，充分利用信息化技术、数字化资源和理实一体教学环境，通过转换教师角色、优化教学内容、创新教学方法、加强师生互动、注重过程评价等手段，通过“磁的基本知识、认识常用电磁铁、识读电磁铁符号”等具体的任务学习，引导学生主动探索、勤于动手、相互竞争学习，激发学生学习兴趣和参与意识，体验“学中做”、“做中学”的乐趣，引导学生通过学习过程的认识常用电磁铁，提高学习兴趣，激发学习动力，掌握相应的知识和技能。
四、教学目标
1.知识目标
（1）知道磁的基本概念和电流的磁效应。
（2）熟悉磁场的基本物理量。
（3）知道常用电磁铁的类型，熟悉常用电磁铁的符号、功能和典型应用。
（4）知道铁磁性材料的应用。
2.技能目标
会辨认电磁铁。
3.情感目标
（1）感受学习电气技术的乐趣，激发学习兴趣。
（2）养成仔细观察、认真记录的职业素养。
五、教学重点与难点
1.教学重点：电磁铁的识别
2.教学难点：电磁铁的识别
六、教法与学法
1.学法
建议根据学情设计任务书，学生根据任务书，通过小组合作学习，辨认电磁器，识读电容器的主要参数，养成仔细观察、认真记录的职业素养。
2.教法
主要采用任务驱动法，以“认识电磁铁”为任务主线，应用实践操作法，让学生做中学，达成教学目标。
七、教学准备
1.教师准备
学习任务书1份/人，各类常见电磁铁若干/组。
2.学生准备
按同组异质对学生进行分组，每组2人。
八、课时安排
4课时
九、教学资源
教学课件（高等教育出版社中职网站http://sve..cn下载）、任务书（教师根据学情设计）。
十、教学实施建议
1．建议本课在具有理实一体教学功能的“电工基本电路安装与测试实训室”进行，要求实训室设置理论学习区和实践操作训练区，配备多媒体教学设备、计算机及互联网、参考资料柜、器材柜、工具柜等设施，使实训室具备知识讲授、实践操作、小组讨论、成果展示、资料检索等功能，保障学习性工作任务的实施，为完成课程设计目标提供有力支撑。
2．为了保证教学效果，建议课前培养“小导师”，作为课堂教学的助手。
3．建议为每位学生配备不同类型的电磁铁一套，以保证每位学生都能进行实践操作。
4．课堂教学组织建议采用“任务导入—任务实施—任务小结—任务拓展—评价反馈”的流程形式。
十一、教学过程
（一）任务导入
实物（如常用电磁铁）演示及列举实例，让学生认识电容器，激发学生学习兴趣，明确本次课的学习任务。
（二）任务实施
任务1 学习磁的基本知识
教师讲解电容器的基础知识：
1.磁的基本知识
（1）磁体
物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体。磁体分为天然磁体和人造磁体。常见的条形磁铁、蹄形磁铁和针形磁铁等都是人造磁体，如图所示。
常见的人造磁体 磁针的指向
（2）磁极
磁体两端磁性最强的区域叫磁极。实验证明：任何磁体都有两个磁极，磁针经常指向北方的一端称为北极，用字母N表示；经常指向南方的一端称为南极，用字母S表示，如图所示。
（3）磁的相互作用
用一个条形磁铁靠近一个悬挂的小磁针（或条形磁铁），如图所示。磁极之间存在相互作用力，同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。
磁极之间存在相互作用力
（4）磁场
磁极之间存在的相互作用力是通过磁场传递的。磁场是磁体周围存在的特殊物质。在磁场中某点放一个能自由转动的小磁针，小磁针静止时N极所指的方向，就是该点磁场的方向。
2. 磁感线
在磁体两极处，铁屑聚集最多，说明磁性作用最强；而在磁体中部铁屑聚集较少，说明磁性作用较弱。将这种形象地描绘磁场的曲线，称为磁感线，也叫磁力线。
图所示是磁铁磁场的磁感线分布，磁感线具有以下几个特征：
（1）磁感线是互不相交的闭合曲线，在磁铁外部，磁感线从N极到S极；在磁铁内部，磁感线从S极到N极；
（2）磁感线的疏密反映磁场的强弱。磁感线越密表示磁场越强，磁感线越疏表示磁场越弱；
（3）磁感线上任意一点的切线方向，就是该点的磁场方向。
（a）条形磁铁 （b）U形磁铁
磁铁磁场的磁感线分布
3.电流的磁效应
通电导体周围存在磁场，即电流具有磁效应。电流的磁效应说明：磁场是由电荷运动产生的。
通电导体周围的磁场方向，即磁感线方向与电流的关系可以用安培定则来判断，安培定则也称右手螺旋定则。
（1）直线电流的磁场
直线电流的磁场的磁感线是以导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上，如图（a）所示。磁感线方向与电流的关系用安培定则判断：用右手握住通电直导体，让伸直的大拇指指向电流方向，那么，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向，如图（b）所示。
（2）通电螺线管的磁场
通电螺线管表现出来的磁性类似条形磁铁，一端相当于N极，另一端相当于S极。通电螺线管的磁场方向判断方法是：用右手握住通电螺线管，让弯曲的四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，即大拇指指向通电螺线管的N极，如图所示。
通电直导线的磁场方向 通电螺线管的磁场方向
3.磁场的基本物理量
（1）磁通
磁感线的疏密定性地表示了磁场在空间的分布情况。磁通是定量地描述磁场在一定面积的分布情况的物理量。
通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感线的总数，称为通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母表示。磁通的单位是韦〔伯〕，用符号Wb表示。
（2）磁感应强度
磁感应强度是定量地描述磁场中各点的强弱和方向的物理量。
与磁场方向垂直的单位面积上的磁通，称为磁感应强度，也称磁通密度，用字母B表示。磁感应强度的单位是特〔斯拉〕，用符号T表示。
（3）磁导率
不同的媒介质对磁场的影响不同，影响的程度与媒介质的导磁性能有关。
磁导率就是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用字母表示，单位是亨利每米，用符号H/m表示。不同的媒介质有不同的磁导率。实验测定，真空中的磁导率是一个常数，用0表示，即
0=4×107H/m
为了便于比较各种物质的导磁性能，任一物质的磁导率与真空磁导率0比值称为相对磁导率，用r表示，即
r=
或 =0r
（4）磁场强度
为方便计算，引入磁场强度这个新的物理量来表示磁场的性质，用字母H表示。磁场中某点的磁场强度等于该点的磁感应强度与媒介质的磁导率的比值，用公式表示为
H=
或B= H
磁场强度的单位是安每米，用符号A/m表示。
任务2 认识常用电磁铁
电磁铁是利用电流产生磁场，利用电磁吸力来吸持钢铁零件等铁磁材料，操纵、牵引机械装置以完成预期的动作的低压电器。电磁铁主要由铁心、衔铁、线圈和工作机构组成。
（1）制动电磁铁
制动电磁铁在电气传动装置中用作电动机的机械制动，以达到准确迅速停车的目的。常见型号有MZD1（单相）、MZS1（三相）系列。
MZD1系列交流单相回转式制动电磁铁如图所示。该系列为开启式，常与JWZ系列或TJ2系列闸瓦制动器配合使用，共同组成电磁抱闸制动器。
MZD1系列电磁铁 MZS1系列电磁铁
MZS1系列三相交流制动电磁铁如图5.12所示。该系列电磁铁通常与闸瓦式制动器配合使用，操动制动器作机械制动用。
（2）牵引电磁铁
牵引电磁铁主要用来牵引机械装置，以执行自动控制任务。常用型号有MQ1、MQ2系列。
MQ2系列牵引电磁铁如图所示。该系列电磁铁适用于交流50Hz、额定电压不大于380V的控制电路中，作机械设备及自动化系统的各种操作机构的远距离控制用。线圈断电后无复位装置。
MQ2系列牵引电磁铁 MFJ1.H系列阀用电磁铁
（3）阀用电磁铁
电磁铁利用磁力推动阀芯,从而达到阀口开启，关闭或换向的目的。常用型号有MFJ1.H系列。
MFJ1.H系列交流干式阀用电磁铁如图5.14所示。该系列电磁铁适用于交流50Hz或60Hz、电压不大于380V的控制电路中，作为金属切削机床液压控制系统开闭电磁阀之用。
（4）起重电磁铁
起重电磁铁用作起重装置来吊运钢锭、钢材、铁砂等导磁材料，或用作电磁机械手夹持钢铁等导磁材料。常用起重电磁铁如图所示。
起重电磁铁
学生小组合作，识别常见电磁铁，并在任务书上记录。
教师巡视、指导、答疑，并根据学生学习情况解疑，点评学生学习情况。
任务3 识读电磁铁的符号
学生识读电磁铁符号，并在学习任务书中作好相关记录。
电磁铁的符号如图所示。
（a）电磁铁一般符号 （b）电磁制动器符号 （c）电磁阀符号
电磁铁的符号
（三）任务小结
学生小结本次课知识与技能要点，以小组为单位完成任务评价表。
任务评价表
序号 考核项目 配分 评分细则 得分
1 认识常见电磁铁器 60 1. 能正确识别电磁铁，识别错误每个扣10分 2. 能正确画出电磁铁的图形符号，符号错误每个扣10分
2 识读电磁铁的符号 20 能正确画出电磁铁的图形符号，符号错误每个扣10分
3 安全文明生产 20 1.劳动保护品穿戴符合要求，不符合要求每次扣5分 2．严格遵守操作规程，违规操作每次扣10分 3．安全文明操作，工完场清，不整理工位扣10分
5 合计 100
教师小结；点评、分析学生学习情况；布置作业。
（四）任务拓展
本内容视教学情况，可安排为学生课后延伸拓展作业。
学习电磁铁的选用等相关知识。
十二、作业布置
1.教材P154第1、2题。
2.学习辅导与练习P81－83任务1认识常用电磁铁。
3.完成任务评价表相关内容。
十三、教学反思
1.学生学习情况反馈
教学的亮点、不足及改进策略
教学附件:
课后拓展材料
1.电磁铁的选用
电磁铁选用的一般原则是：
（1）根据机械负载的要求选择电磁铁的种类和结构形式。
（2）根据控制系统电压选择电磁铁线圈电压。
（3）电磁铁的功率应不小于制动或牵引功率。
2.电磁铁的安装与维护
（1）安装前应清除灰尘和杂物，并检查衔铁有无机械卡阻。
（2）电磁铁要牢固地固定在底座上，并将紧固螺钉下方的弹簧垫圈锁紧。
（3）电磁铁应按接线图接线，并接通电源，检查衔铁动作是否正常以及有无噪声。
（4）定期检查衔铁行程的大小。衔铁行程在运行过程中由于制动面的磨损会增大。当衔铁行程达到正常值时，就要进行调整，以恢复制动面和转盘间的最小空隙。
（5）检查连接螺钉的旋紧程度，注意可动部分的机械磨损。
3．铁磁性材料的磁化
像铁钉这种本来不具备磁性的物质，在外磁场作用下产生磁性的现象称为磁化。只有铁磁性材料才能被磁化，非铁磁物质是不能被磁化的。
铁磁性材料被磁化的内因，是因为铁磁性材料是由许多被称为磁畴的磁性小区域组成的，每一个磁畴相当于一个小磁铁，当无外磁场作用时，磁畴杂乱无章地排列，磁性相互抵消，对外不显磁性，如图（a）所示。只有外磁场作用时，磁畴将沿着磁场方向作有序整齐排列，形成附加磁场，使磁场显著加强，如图（b）所示。当有些铁磁性材料在撤去磁场后，磁畴的一部分或大部分仍然保持取向一致，对外仍显磁性，即成为永久磁铁。
（a） （b）
铁磁性材料的磁化
铁磁性材料被磁化的性能，被广泛地应用于电子和电气设备中，如变压器、继电器、电动机等，采用相对磁导率高的铁磁性材料做绕组的铁心，可使同样容量的变压器、继电器、电动机的体积大大缩小，重量大大减轻，如图（a）所示；半导体收音机的天线线圈绕在铁氧体磁棒上，可以提高收音机的灵敏度，如图（b）所示。
（a）电动机的铁心 （b）天线线圈绕在铁氧体磁棒上
铁磁性材料
4．铁磁性材料的分类
（1）硬磁性材料
硬磁性材料是剩磁和矫顽力都很大的铁磁材料。其特点是磁滞回线很宽，如图（a）所示，这类材料不易磁化，也不易去磁，剩磁较强，所以也称永磁材料。典型材料有钨钢、钴钢等，常用来制造各种永久磁铁、扬声器的磁钢等。
（a）硬磁性材料 （b）软磁性材料 （c）矩磁性材料
铁磁性材料
（2）软磁性材料
软磁性材料是剩磁和矫顽力都很小的铁磁材料。其特点是磁滞回线较窄，磁滞损耗很小，如图（b）所示，这类材料容易磁化，也容易去磁。典型材料有硅钢片、铸铁、坡莫合金等，常用来制造电动机、变压器、继电器的铁心等。
（3）矩磁性材料
矩磁性材料是磁滞回线的形状如矩形，如图（c）所示，这类材料在很弱的外磁场作用下，就能被磁化，并达到饱和，当撤掉外磁场后，磁性仍然保持与磁饱和状态相同。典型材料有锰锌铁氧体等，常用来制造计算机中存储器的磁心等。
5．充磁与消磁
（1）充磁
充磁就是将铁磁性材料磁化的过程。充磁机就是利用自身的强磁场而使一些具有矩形磁滞回线的铁磁性材料的磁畴沿某一方向顺序排列，当外磁场消除后这些物质的磁畴还能保持这种排列而具有磁性。常用的充磁机有恒流充磁机和脉冲充磁机等。
（2）消磁
消磁就是将铁磁性材料去磁的过程。
消磁的方法通常是将其放入一个交变的磁场中（如放在螺旋线圈中，通上交流电，其体积大时线圈也要大），用来回交变的磁场将其固定的磁场打乱、消弱，达到消磁的目的。
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