资源简介

项目5 认识变压器与电动机
任务1 认识常用电磁铁
【教学目标】
●知道磁的基本概念和电流的磁效应。
●熟悉磁场的基本物理量。
●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。
●知道铁磁性物质的应用。
【教学重点】
常用电磁铁的符号、功能和典型应用
【教学难点】
磁场的基本物理量
【参考学时】
4学时
【教学过程】
一、任务导入
实物演示及列举实例，让学生认识电磁铁，激发学生学习兴趣。
二、任务准备
1.磁的基本知识
天然磁石矿，也叫天然磁铁。如图所示是战国时期出现的指南针始祖——司南，它是利用天然磁铁制成的。人们制成了可以确定南北方向的罗盘，如图所示。罗盘中间悬挂着一根能自由转动的小磁针（即指南针）。
中国古代指南针－司南 罗盘
（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。
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。
（3）磁的相互作用
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
（a）条形磁铁 （b）U形磁铁
磁铁的磁场
形象地描绘磁场的曲线，称为磁感线，也叫磁力线。
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。
（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〕，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。
在匀强磁场中，磁感应强度与磁通的关系可以用公式表示为
B=
（3）磁导率
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。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
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。
三、任务实施
1.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系列电磁铁 MZS1系列电磁铁
（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 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。
（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。
起重电磁铁
2.识读电磁铁的符号
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
四、任务评价
请将“认识电磁铁”的操作过程、收获体会及实训评价填入“任务评价表”。
实训评价表
课题 项目5 任务1 认识电磁铁
班级 姓名 学号 日期
实训过程记录 任务实施
仪器仪表使用
安全文明生产
团队协作
实训 收获
实训 体会
实训评价 评定人 评　　　　　　语 等级 签名
自己评
同学评
老师评
综合评 定等级
开始时间 结束时间 实际时间
五、任务拓展
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，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。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。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。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。
（2）消磁
消磁就是将铁磁性材料去磁的过程。

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