第三章电容和电感.docx

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第三章电容和电感

第三章电容和电感

3．1电场和电场强度

一、教学目的要求：

1．掌握电场的特性、及场强概念

2．会运用电力线疏密及场强分析问题

二、重点：

1．掌握电场的特性、及场强概念

2．会运用电力线疏密及场强分析问题

三、难点：

电力线及场强

四、实验教具挂图其他：

挂图课时：

1课时

五、教学内容

（一）组织教学：

（二）教学安排：

1．提问

2．检查作业

（三）教学过程：

直授课

3．1．电场和电场强度：

3．1．1电场：

1．电荷的性质：

2．电场定义：

<1>特性：

电场力、电场具有能量

3.1.2电场强度：

1．定义：

<1>公式:

=恒量（同一点）

<2>母意义及单位：

<3>电场强度方向规定：

正电荷在电场中受力方向

2．电力线：

（1）电力线：

（电场线）

（2）电场线的特点：

正电荷起始负电荷终止，不相交，不中断，不闭合

（3）电场强度大小方向表示：

A.电力线每点切线方向与场强方向一致。

B.电力线的疏密表示强度大小。

（4）匀强电场：

各点E的大小方向电场力相同

总结：

学生看书：

练习：

1．在电场中，把检验电荷去掉E=0（）

2．电场中某点场强方向与正电荷在该点受力方向相同（）

3．电荷的性质是（）

4．电力线的特点是（）

作业：

P58.1.3.4.5.

3.2电容器和电容

一、教学目的要求：

1.掌握电容器及电容及基本概念。

2.掌握电容大小与那些因素有关。

二、重点：

1．掌握电容器及电容及基本概念。

2．掌握电容大小与那些因素有关。

三、难点：

Q/U是一个常数、及电容概念

四、实验教具挂图其他：

无课时：

！

~2课时

五、教学内容

（一）组织教学：

（二）教学安排：

1．提问

2．检查作业并订正

（三）教学过程：

1．导入：

2．授新课：

3.2电容器和电容

3．2．1电容器：

1.电容器：

储存电荷的元件称为电容器，用“C”表示。

2.电容器构成:

任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体

（1）极板：

两个导体称为极板

C

（2）电介质

（3）符号:

3.平行板电容器：

两快正对的平行金属板，相隔很近且彼此绝缘就组成平行板电容器。

（1）充电；电容器储存电贺的过程叫充电。

A．两个极板带等量异种电荷

B．电量：

C．充电后：

两极板具有电场和电场能。

（2）放电：

充电后的电容器失去电荷的过程叫放电。

3.2.2电容：

1．电容量:

2．物理意义：

表示电容器容纳电荷的本领。

a）公式：

=常数或恒量（同一个电容）

b）国际单位：

C—法（F）U—伏Q—库（C）C的常用单位：

微法、皮法。

c）单位换算关系：

3.2.3平行板电容器

1．电容器大小:

2．电容器大小与哪些因素有关:

（1）公式:

（2）单位及符号的意义:

（3）真空介电常数ε0:

ε0=8.86×10-12F/m=恒量

（4）相对介电常数εr

A公式：

B单位：

εε0——F/mεr——无单位

（5）ε与ε0的关系：

（6）分布电容：

总结:

反馈练习：

1.两个电容器电容C1〉C2，Q相同时，充电电压U1＿＿U2

2.两个电容器电容C1〉C2，Q相同时，当充电电压相同时Q1＿＿Q2.

3.一个电容器当Q=0时C=＿＿。

4.250PF=＿＿F=＿＿uF

布置作业:

P65.2.3.4.5.6.

3.3电容器的基本特性

一、教学目的要求：

1．掌握电容充放电规律及特性。

2．掌握电容的能量转换关系。

二、重点：

1．掌握电容充放电规律及特性。

2．掌握电容的能量转换关系。

三、难点：

充放电规律：

四、实验教具挂图其他：

挂图课时：

2课时

（一）组织教学：

（二）教学安排：

1.提问

2.检查作业并订正

（三）教学过程：

1．导入：

2．授新课：

3．3．1电容器的充放电现象：

1．电容是一个储能元件

性质：

具有存储和释放电能的性质

2.电容充放电:

<1>充电过程：

A．电子定向移动方向：

正极板灯

电容器负极电源负极电源正极

B.充电开始时：

充电电流最大，电容

器板板电压为0。

C.充电结束时：

充电电流为0

电容器极板电压Uc=Us

<2>放电过程：

a．电子定向移动的方向：

b．放电开始时：

放电电压电流最大（

c．放电结束时：

电容端电压Uc=0,电流也为零。

3.3.3电容元件的伏安特性：

1.电容伏安特性关系式:

电压变化率

即电容电流与电容电压变化率成正比。

2.公式讨论:

（1）当电容器接直流电源上时。

A．开始时：

I最大、Uc=0

B．电结束时：

Uc=Us最大I=0

C．电压不变化时：

即

结论：

电容具有隔直流的作用。

（2）交流电压加在电容器两端:

交流电大小和方向都随时间变化而变化（

（3）电容器特性：

隔直流，通交流

例3-1P64

3．3．3电容器中的电场能量：

1.电容器充放电能量转换：

<1>充电时：

吸取电能存储

<2>放电时：

把存储的电场能释放出转化为其他形式的能

<3>实质：

电容器吞吐电能的过程。

<4>电容是一个储能元件，电阻是一个耗能元件。

2.电容电场能量Wc：

c越大U越大能量越大

<1>公式：

Wc=

=

<2>单位：

C—FU—VWc—J

例3.2

3．注：

（1）实际的电容器：

（2）电容的损耗：

（3）工作电压很高的电容：

（短接、电阻与电容并）

总结：

练习及提问：

P661到5

布置作业：

P878.9.10.

3．4电容器的串联和并联

一、教学目的要求：

1．掌握电容串并联的特点

2．会运用电容串并联特点分与计算

二、重点：

1．掌握电容串并联的特点

2．会运用电容串并联特点分与计算

三、难点：

四、实验教具挂图其他：

课时：

2课时

五、教学内容

（一）组织教学：

（二）教学安排：

1．提问

（1）电容C=

与Q成正比与电压成反比对吗？

（2）平行板电容器与哪些因素有关。

（3）电容器充放电能量转换。

2．检查作业并订正：

（三）教学过程：

1．导入：

2．授新课：

3—4电容器的串联和并联

3．4．1电容器的串联：

1．串联：

2．特点：

<1>

…

<2>

…

<3>

…

3．耐压值：

电容器正常工作所承受的最大电压。

当U耐〈U电时

（1）选耐压值高于外加电压的电容。

（2）采用电容器串联的方法获得较高耐压值。

（3）串联Q相同选Q最小求耐于值（U=Q/C）

例3.4.

总结：

反馈练习：

P87.3.4〈1〉

布置作业：

P87.5.

3.4.2电容的并联：

1.并联：

2．电容并联的特点：

（1）U=U1+U2+…=Un

（2）Q=Q1+Q2+…+Qn

（3）C=C1+C2+…+Cn

（4）注：

并联电容的组成耐压值等于其中耐压值最小的一个

例3.53.6

反馈练习：

P871.2.3

布置作业：

P87.3.4

（2）6.7.

3.5电场极其基本物理量

一、学目的要求：

1.掌握电流磁场方向判断。

2.掌握磁感应强度、磁通量、磁场强度、磁导率概念。

二、重点：

1.掌握电流磁场方向判断。

2.掌握磁感应强度、磁通量、磁场强度、磁导率概念。

三、难点：

四、实验教具挂图其他：

无课时：

3课时

五、教学内容

（一）组织教学：

（二）教学安排：

1．提问：

电容串联及并联特点

2．检查作业并订正：

（三）教学过程：

1．导入：

在初中我们学过磁体周围存在着磁场，电流周围也存在着磁场。

同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，电磁的磁场方向是怎样的

2．授新课：

3.5磁场极其基本物理量

3．5．1磁场和磁力线：

1．磁场力：

2．磁场：

这是一种特殊的物质。

<1>磁场方向：

<2>磁感线：

<3>磁感线的疏密表示磁场的强弱

<4>磁体磁感应线方向：

在磁体外部由N→S，在磁体内部由S→N组成不相交的闭合曲线。

3.5.2电流的磁场：

1．线电流的磁场：

<1>直线电流的磁场；

<2>电流方向的判定：

安培定则一（右手螺旋定则）来判定

<3>安培定则一内容：

2．通电螺旋管的磁场：

（1）通电螺旋管磁场方向判定：

用安培定则二判定

（2）安培定则二内容：

（3）通电螺旋管内外磁场方向：

与条型磁铁相似

总结：

反馈练习：

作业：

P75.1.2.3P8711.12

3．5．3磁场的基本物理量：

1.磁通密度B（磁感应强度）：

（1）定义：

（2）意义：

这是表示、磁场强度的物理量

A公式：

B=F/IL

B国际单位:

C.常用单位：

B——交斯

D单位换算关系：

1T=104GS

E磁感应强度的方向：

就是该点磁场方向

2.安培力F；磁场对电流的作用力

（1）I与B垂直时：

，

（2）I与B成一角度时；

B分解两个分量；

A）一个与电流方向平行；

B）另一个与电流方向垂直：

C）

与I平行不受安培力

（3）公式；F=BIL=BILsinθ

A.字母符号意义及单位：

B.公式讨论；

（1）B与I平行θ=0，sinθ=0F=0

（2）B与I垂直θ=90，sin90=1F=BIL最大

C.安培力饿方向：

用左手定判断

D.左手定则内容：

3.磁通量：

Φ

（1）磁通Φ定义：

（2）公式：

Φ=BS

（3）单位：

A．国际单位：

B—J（N/A·M）S—

Φ---Wb

B．常用单位：

Φ-Mx麦克斯伟

C．单位换算关系：

（4）磁通物理意义：

（5）磁通大小：

表示垂直穿过磁场中某面积的磁感应线的条数。

（6）B与平衡S或角度θ：

A.公式：

B.讨论：

时Φ=0

时Φ=BS最大

总结：

学生看书：

反馈练习：

P751.3.4.7.8.9

布置作业：

P8714.15.13

（1）

4.磁导率：

μ它是描述介质导磁性能（能力）的物理量。

例：

通电螺旋管插入铜或铁芯，及不插入吸引铁屑的情况。

（1）结论：

磁场的强弱不仅与电流和导体的形状有关，还与磁场中媒介质的导磁性能有关。

（2）磁导率单位：

μ----亨/米H/M

（3）真空磁导率：

μ0=4π×10-7H/m=常数

（4）相对磁导率ur

A公式：

B单位：

uu0---H/mur—无单位

（5）物质按导磁质能分：

三类。

A.铁磁性物质：

ur＞＞1的物质叫铁磁性物质如铁镍。

Ur值不是常数。

B.反磁性物质：

ur<1的物质叫反磁性物质，如银铜

C.顺词性物质：

ur〉1的物质叫顺词性物质、如空气铝锡

5.磁场强度（H）

A.公式：

H=

B.单位：

B---Ju---H/mHA/m

常用单位：

H----A/cm1A/cm=100A/m

C.意义：

H是描述磁场的性质物理量

H与INL有关与磁场中媒介质无关（u）

D.磁场强度的方向：

它与磁感应强度及方向一致

总结：

学生看书：

反馈练习：

P75.6.7

作业：

P80.15.

3.6电磁感应及现象

一、教学目的要求：

1.掌握电磁感应及感应电流方向判定。

2.掌握法拉第电磁感应公式和负号的意义。

二、重点：

1.掌握电磁感应及感应电流方向判定。

2.掌握法拉第电磁感应公式和负号的意义。

三、难点：

楞次定律：

四、实验教具挂图其他：

挂图及实验演示课时：

2课时

（一）组织教学：

（二）教学安排：

1.提问：

安培定则，左手各是用来判断什么量的方向。

2.检查作业并订正

（三）教学过程：

1．导入：

2．授新课：

3—6电磁感应

3．6．1电磁感应现象：

1.实验演示：

2.产生感应电流的条件:

3.电磁感应现象：

3.6.2感应电流的方向及楞次定律：

1.闭合导体切割磁力线运动时

<1>感应电流方向：

用右手定则判定。

<2>右手定则内容

<3>注：

2.穿过闭合电路磁通量发电变化时:

（1）感应电流方向：

用楞次定律

（2）楞次定律内容：

（3）楞次定律判定感应电流方向具体步骤

例3-7

反馈练习：

P801.2.4.5.6.

布置作业：

P88.3.17

（1）

3．6．3法拉第电磁感应定律：

1.感应电动势：

（1）切割磁力线的部分导体，磁通发生变化的线圈：

相当于电源：

A电路闭合：

都有。

B电路不闭和：

有电动势无电流

（2）导体或线圈的正负极：

感应电流流出端为正极（在电源内部电流由负极流向正极）。

2.感应电动势的大小：

<1>公式：

<2>单位及符号意义：

K——此例常数，与单位选择有关负号表示感应电动势的方向总于阻碍磁通量的变化

<3>若采用国际单位：

k=1.N画线圈磁感应电动势

A公式：

B单位：

△Φ—wb△t—秒.t—伏（V）K=1

<4>导体切割磁力线（垂直）

△S=LV△t△Φ=BLv△t

e=N△Φ/△t=NBLv

<5>转动线圈e的最大值Em

Em=2NBLv

<6>导体切割磁力线感应电动势瞬时值e

A公式：

e=BLvsinθ

B字母意义：

θ—v与B之间的夹角

C公式讨论：

a）θ=

e=0

b）θ=

e=BLv最大

例3.83.9P79

学生看书

学生反馈：

P803.6P8816～１８

作业：

P8019.22.23.24

3.7电感及其基本特性

一、教学目的要求：

1.掌握电感与哪些因素有关。

2.掌握电感现象及电感线圈磁场性能。

二、重点：

1.掌握电感与哪些因素有关。

2.掌握电感现象及电感线圈磁场性能。

三、难点：

自感现象分析

四、实验教具挂图其他：

挂图课时：

2课时

（一）组织教学：

（二）教学安排：

1.提问：

<1>学生感应电流的条件

<2>电磁感应定律

2.检查作业并订正

（三）教学过程：

1．导入：

前节我们学过产生感应电流的条件

当穿过闭合回路磁通量增加时感应电流的磁场和原来磁场方向相反，反之则相同，本节继续

讨论电流及其特性和自感现象及线圈磁场能量

3.7电感及其基本特性

3．7．1电感器：

1.电感器：

2.电感器是一个储能元件:

3.电感器符号：

<1>空心线圈符号：

<2>铁心线圈符号：

<3>实际线圈、用电阻和纯电感串联起来表示。

3.7.2电感：

1.线圈的磁链ψ：

（1）公式ψ=NΦ

（2）单位：

ψΦ—韦（wb）

I越大ψΦ越大。

N越大，ψ越大

2.电感（自感系数）:

（1）公式：

或

（2）单位：

I—Aψ—wbL—享利（H）

（3）单位换算关系：

1H=103Mh=106uH

（4）电感大小：

（5）线性电感：

空心线圈L是一个常数，L不随I的大小而变化。

（6）非线性电感：

铁芯线圈L不是一个常数，L随电流的变化而变化。

3.7.3自感现象和自感电动势

1.自感现象：

2.自感电动势:

（1）闭合瞬间：

（2）断开瞬间：

3.7.4电感元件的伏安特性

1.公式：

2.单位：

△i—A△t—seL—V

3.公式的物理意义：

<1>负号表示的意义：

<2>自感电动势方向：

<3>公式讨论：

若线圈电流恒定（直流电）eL=0电感线圈相当于短路。

<4>电感元件端电压：

uL

若

、

和

正方向一致（i减小时）

3.7.5电感线圈中的磁场能量WL

1.公式：

2.单位：

WL—焦耳（J）L—亨利（H）I—安（A）

3.能量的转换：

当电流通过线圈时在线圈内建立磁场，将电能转换为磁场能储存在电感元件内部，反之变化的磁场字线圈内产生感应电流，将磁场能释放出来，转化为电能。

4.注：

公式

只适用空心线圈，不适应铁芯线圈。

例3.10、11、12

总结：

练习：

P853、4、5、6、7

布置作业：

P8927、28、29