《电磁铁的磁力》教案

《电磁铁的磁力》教案（精选7篇）

《电磁铁的磁力》教案 篇1

一、教学目标

（一）知识与技能

1、知道电磁铁的磁力大小与电磁铁线圈的圈数，连接电池节数的多少有关。

2、能运用所学设计“超级”磁力电磁铁。

（二）过程与方法

1、依据实验，对影响电磁铁磁力大小的因素做出猜想。

2、针对影响电磁铁磁性大小的因素的猜想，制定计划并实施探究活动。

3、归纳概括出影响电磁铁磁性大小的因素。

（三）情感态度与价值观

1、培养学生实事求是，认真细致，与人合作的实验习惯。

2、培养学生独立思考、勇于探索的科学态度。

二、教学重点

让学生经历一个完整的科学探究过程：提出问题、作出假设、设计实验、进行检验、汇报交流、共享成果。

三、教学难点

作出假设、设计实验、进行检验。

四、课时安排

1课时

五、教学准备

一号电池3节、大头针或回形针若干。

六、教学过程

新课导入：

1、回顾：上节课我们玩过电磁铁，你们小组的电磁铁吸引了几个大头针？（各小组数据不一样，个别小组没有注意）再玩一次电磁铁，各小组用自制的电磁铁吸引回行针，记下吸引的个数。

2、今天我们就一起来研究：电磁铁的磁力。新课讲解：

一、作出我们的假设

1、上节课我们玩过电磁铁，谁来说一说：电磁铁是用哪些材料做成的？它的磁性又是怎样产生的？

2、要使电磁体的磁性得到加强，你能想到哪些办法？你认为哪些因素会影响电磁铁的磁力呢？为什么这样认为？

3、学生小组内交流，教师巡视，强调假设时要说明自己的理由，尽量避免无端的猜测。指导填写表格。

4、全班交流，教师简要板书。

三、指导制定计划

1、我们的这些假设可以被证明吗？应该怎么做实验证明？

2、学生阅读教材上的范例。以研究电池节数多少对电磁铁磁力大小的影响为例，说明：这是一个典型的对比实验，要想知道电池节数增多时，磁力是会加大还是减小，我们要使哪些因素保持不变呢？在这个实验中我们要改变哪些因素，才能知道电池节数会对磁性造成影响呢？

3、看书P7表格，小组讨论并填写表格。教师根据课前审阅各组最佳计划发现的问题给一些建议。

4、全班交流小组填写的研究计划。交流时注意找出实验设计的不严密的地方。

《电磁铁的磁力》教案 篇2

1 物质的引力现象

将大小不一的纸片、树叶、石头等物体 (质量) 用细线悬挂起来, 然后用各种物体去接近悬挂物体, 他们之间都会产生吸引现象, 只是这些物体之间的质量和材质的不同, 引力的大小也不同。

2 电磁力现象

用用毛皮摩擦后的塑料棒 (带电) 先去接触上述各种悬挂的物体, 悬挂物体都被塑料棒吸引, 即引力。塑料棒再次接近上述各种悬挂物体, 其中的物体质量较大和较小的悬挂物被带电的塑料棒吸引, 表现为相互吸引的引力。质量在中间的悬挂物体与塑料棒显现为排斥, 即相互排斥力。当排斥力维持一定时间后, 悬挂物体又被带电的塑料棒吸引, 它们则变为相互吸引[2,3]。

用多只同毛皮摩擦后的塑料棒 (带电) , 从多个方向去接近上述悬挂物体, 悬挂物体都会被距离最近的塑料棒吸引, 而且悬挂物体会随带电的塑料棒做同步的摇摆运动。

在做上述实验的同时, 用毫伏电压表或示波仪, 测量任何物体的两点, 都有电压, 除纯金属外, 任何物体的两点都有电压和电阻, 不同时刻只是电压和电阻数值不一样。

将各种物质用细线悬挂在塑料桶内部, 悬挂物体保持自由垂直状态, 用塑料棒同毛皮摩擦后 (带电) 的塑料棒接触悬挂的物体, 悬挂物体立即被塑料棒吸引, 这样使悬挂的物体带上与塑料棒相同的电性, 之后悬挂物和塑料棒就表现为相互排斥的状态, 当塑料棒处于静止状态, 悬挂的物体也保持相对静止。此时, 将石头、香蕉、纸盒等物体在塑料桶外接近悬挂物体, 发现悬挂物体会被吸引, 产生引力现象。再将另一根与毛皮摩擦后塑料棒 (带电) , 接近塑料桶中的悬挂物, 表现为相互排斥。

3 物质的排斥现象

用上述实验装置做实验的时, 发现塑料桶外的物体与塑料桶内悬挂的带电物体之间产生的排斥力现象。将各种物质悬挂塑料桶中, 用塑料棒同毛皮摩擦后 (带电) , 塑料棒直接接触悬挂的物体, 会使悬挂的物体存在与塑料棒相同的电。由于同性相斥, 当塑料笔处于静止状态, 塑料桶中悬挂的物体受到排斥力的作用静止不动, 此时, 用小石头、纸片、玻璃杯等物体在桶外接近塑料桶中的悬挂物体, 始终表现为排斥现象。质量和电压之比与电磁力的关系, 经过多次试验, 得到的结果是相同的见图1。

4 工业生产中电磁力与引力的统一

工业锅炉中的电除尘装置和电捕装置是用来捕获烟囱气体中的尘埃物质。在高压直流阴、阳两级板上收集到的物质, 按照常规应该是不同的物质, 但经过实验证明, 它们的物质是相同的[3,4,5]。静电除尘的工作原理为, 现有的理论是这样解释静电除尘装置尾气进入正、负极之间的电场中, 颗粒物质获得电或电离, 然后颗粒向相反极板运动, 在极板上获相反的电荷中和[6]。根据上述实验得出以下几点。

1) 由于颗粒物在高温 (110℃~150℃) 是没有黏性的, 那么获电后由于重力的作用会自动掉入收集槽中, 实质上振打后各种颗粒依然黏在极板上。

2) 同一种颗粒物质在同一种电场中只能带一种电荷, 那么正负两极板上的物质各不相同, 事实人们看到的两极板上的物质是一模一样, 沒有区别的现象。

3) 在停电后, 两极板上的物质应掉到收集槽中, 再加上多天的振打, 极板上应沒有物质, 实验证明, 停止振打后, 极板上还存在像雪花一样厚厚地物质黏在极板上。

4) 发电机的中心点接地或悬空不接地, 变压器的中心点接地或不接地, 在三相负载不平衡时, 大地或空气就是传递电力的导线。

5) 现代电工技术表明, 任何物体都能导电, 都能成为导体, 只是电压等级不同。实验表明, 不同物体万有引力的大小是不等的。

5 10 k V电压会吸地面上的灰尘

对35 k V的电炉变压器进行试验时, 发现用500 V的橡胶导线接电压引入电压互感器, 导线沒有悬空, 放在有灰尘的地面上, 35 k V的变压器做耐压实验, 给导线通电 (放在地上) 时, 发现地上的各种灰尘 (碳粉、石灰粉等) 向导线聚集、移动, 而且电压的升高, 向导线移动、聚集的各种尘埃物质也越来越多。具有阴极射线管 (显像管) 的设备, 在一开机时刻, 显像面会吸引塑料、草、粉尘、细金属等任何物质。

用万用表或示波器测量任何物质两点, 都有电压、电阻和频率, 表笔短路时读数为0, 说明任何物质均带电。

6 数学证明分析

由图2可知,

从力学角度分析, 用同一根塑料棒与毛皮摩擦产生电磁力 (与其他物体摩擦产生的电磁力小, 摩擦即产生电磁力, 又产生热量) 。在同一实验装置中、同一条件下, 可以看出, 与毛皮摩擦过的塑料棒 (物体) 吸引片状物体偏离垂线的角度θ2, 见图3。

由图3可知,

只有黑洞中的电磁力等于引力F电=F引。

7 结束语

通过上述实验和数学分析证明电磁力就是引力, 引力也是电磁力, 只是大小不同, 即电磁力与引力的统一, 电磁力分为电斥力和电引力, 是作用力与反作用力的关系。

摘要：文章用最简单、最常见的仪器测量物体的任何两点都存在电压、电阻、频率, 发现物体在常态下是带电的, 通过从力学角度分析、数学推导、工业锅炉中的静电除尘装置和电捕装置等大量物理实验证明了电磁力与引力的统一, 电磁力与引力是同一种力, 电磁力是万有引力, 万有引力也是电磁力, 只是大小不同。

关键词：静电除尘,电磁力,万有引力

参考文献

[1]严导淦.物理学[M].北京:高等教育出版社, 1982.

[2]芜湖机械学校.电机原理及应用[M].北京:机械工业出版社, 1979.

[3]梁灿彬.电磁学[M].北京:高等教育出版社, 2013.

[4]厉光烈, 阮建红.走向统一的自然力强力、弱力和电磁力的大统一 (Ⅰ) [J].现代物理知识, 2014 (2) :33-34.

[5]厉光烈, 阮建红.走向统一的自然力强力、弱力和电磁力的大统一 (Ⅲ) [J].现代物理知识, 2014 (4) :96-98.

《电磁铁的磁力》教案 篇3

位于波斯尼亚的世界上最古老的金字塔群

2015年初，美国新晋宇宙论学家、物理学家保罗·A·瓦奥莱特，在波斯尼亚和黑塞哥维那共和国（以下简称波斯尼亚）首都萨拉热窝西北部的维索科进行现场调查后，在其最新的报告中写道：“对这个世界上最古老、规模最大的波斯尼亚金字塔群进行的发掘工作，从考古学角度而言是迄今为止最重要的一次挑战。这一巨大发现将在未来从根本上颠覆我们对史前文明的相关看法！”

金字塔群的发现者奥斯马纳基奇博士（55岁）于7年前创立了非营利性研究机构“考古公园：波斯尼亚的太阳金字塔基金会（APBPS）”。2016年2月10日，志愿研究者们齐聚西班牙巴塞罗那，参加由该组织西班牙代表布里奇特·克劳斯主持的会议，志愿者们预定于春分以后（3月21日）开展挖掘调查工作。

APBPS将维索科附近的山间溪谷一带称作波斯尼亚版“金字塔之谷”，他们不仅在此发现了高220米的“太阳金字塔”（其高度远超过现今埃及的大金字塔），以及190米高的“月亮金字塔”，还有“龙金字塔”、“爱金字塔”、“地母神殿”，甚至还发现了“拉夫纳隧道”，这些隧道如蛛网般遍布地下互相连接。

遗址群的规模和建造年代

瓦奥莱特博士说，自2010年APBPS首次发表挖掘调查结果起短短两年时间内，就有来自全球8个国家的8支科学家队伍前往该地进行实地勘察验证。

这批具有极高专业素养的科学家团队，一开始均持否定态度，他们都在怀疑“这只不过是世界上常见的自然形成的金字塔型的山而已”，但从现场的验证数据所得出的真实结论，又立刻将他们变成了支持者。

尤其令人震惊的是，除了现任埃及考古局长官的穆罕默德·伊布拉西姆·阿里教授，开罗大学考古学系遗迹保存课的默纳·冯阿德·阿里教授，和该系埃及学课的任课教师苏莱曼·哈梅德·艾鲁格瓦力博士三人以外，其余5位杰出的金字塔专业的埃及学者们，均一致表示：“我们通过对这些建筑物进行现场调查后确定，它们毫无疑问是出自人类之手，是建造于遥远太古时期的建筑！”

在本次发现中，最值得一提的首先就是建筑物的真实规模和建造年代。之前的报告中，萨拉热窝的国家农业土壤学研究所推测覆盖整个建筑的土壤年代平均在1.2万年前，但是这只不过是表面的数值罢了。

有关建筑物的规模大小，萨拉热窝地质专家塞纳德·巴赫鲁工程师分析了卫星地面图像后，将得到的数据制作成了3D模型，根据3D模型推断出太阳金字塔的高度至少有360米。

目前人们所见的220米不过是露出地表部分的高度，在过去，整个建筑的高度要比现在高出一百多米。

其理由是：在比1.2万年前还要久远的时代，这附近一带被由“解冻期大洪水”（最后一次冰川期后半段由于冰川冰床融化引发的大洪水）所带来的大量砂土反复冲刷，洪水退去后这些砂土逐渐固化形成了砾岩地层，最终近半部分的金字塔都被掩埋了起来。

瓦奥莱特博士认为远古时期冰川冰床融化引发的大海啸尤其需要重视，并将之命名为“大陆性冰川波”。

“冰川期人类”的土木建造技术

建造波斯尼亚金字塔群的“冰川期人类”，其土木建造技术究竟优秀到什么程度呢？我们不妨举一个例子，太阳金字塔的四个侧面同埃及的大金字塔一样，地理位置上都正对着东南西北四个方位，这便足以证明其优秀的建造技艺。

此外，根据波斯尼亚测地学研究所的测量结果，贯穿太阳金字塔南北的中心线，与北极点的误差角度仅有0度0分12厘。而埃及大金字塔的误差角度为0度3分，从其巨大的建筑规模考虑，这样的精确度是现代建造技术也难以实现的。

埃及金字塔的误差值高出太阳金字塔15倍左右。因此，“冰河期人类”高超的土木建造技术可见一斑。

但是，与古埃及大金字塔最大的不同是，太阳金字塔西侧斜面近半的地方有一个人工建造的“临近高台”，其长420米、宽35米、倾斜面角度约20度，明显由人工开凿而成，此处铺设的瓷砖均由运来的砂岩制成。但是，目前尚不清楚为何这样的结构仅出现在西侧，而并非四面都有。

其他金字塔群也有类似的结构，2至3个侧面都可见明显的三角形斜面，特别是北面朝着南北向延伸。除此之外，太阳、月亮、龙三座金字塔大致构成了一个等边三角形，每一条边的距离大约2.18千米，距离上的误差不到百分之二。

关于建造年代，新的测定结果也令人吃惊。

2013年，乌克兰基辅的一家研究所提取了构成太阳金字塔的混凝土块下半部分的有机物，并对样本进行了放射性碳（C14）检测，发现其年代可追溯到2.92万年前的远古时代（误差±400年）。但是这仅仅是理论值而已，实际换算下来校正年代大概是在久远的3.38万年前（±400年）。

此外，这家研究所在前一年对混凝土块上半部分进行了C14检测，检测结果是在2.48万年前（±200年）——校正年代3万年前（±200年）。瓦奥莱特博士认为这座金字塔的建造时间大概是在3万年前至3.38万年前之间。也就是说，在最后一次冰川期的中段，智人们的文明水平已经达到了能够修建巨大几何学建筑的程度。

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高度精神文明与精神技术的持有者

太阳金字塔的主要构成部分是人工切割而成的由砂岩组成的石块。除此以外，金字塔周围及下层的砾岩层中含有许多沙石，从中所采掘的混凝土也是其重要组成部分。

在金字塔之谷地下5米到25米的范围内，材质相同的岩石地层中，发现了石材采掘遗迹，以及各种复杂交错的坑道、地下通道。前面提到的 “拉夫纳隧道”中也发掘出了多条道。这些迹象都表明建造金字塔的材料都是就地取材的。

波斯尼亚、意大利、法国三国的科研机构对这些混凝土建材进行了样本分析，其结果表明，这些混凝土毫无疑问是人工合成品，不仅具有极高的耐水性，其受压强度也极高。由此可见，这些是超过现代混凝土性能的优质人工混凝土。

另外，通过分析其成分发现，金字塔建造者们用熟石灰与黏土制成了一种特制水泥，将这种水泥与混凝土、砾岩砂石混合在一起。再将混凝土进一步铸型形成板状，同黏土层相互堆积，产生了结构上的稳定特性。

瓦奥莱特博士还指出，拉夫纳隧道里的多处地方都发现了疑似是“冰川期人类”遗留下来的大大小小的土制品、陶制品以及各类岩石工艺品。

小点的物品有巫术用的彩色陶器人偶、素烧平顶金字塔模型、几何图形的护符石、具有电压效应的医疗用石、足状石头、祈祷用的装饰石板等等，大点的物品有直径两米的砂岩石球、具有雕刻图形的祭祀或医疗用圆形以及长方形的陶板石、甚至还有超级巨大的陶制岩石。特别是这些巨大的陶制岩石，在地下隧道多处可见，其大小从8吨到12吨不等，这样的重量基本是无法搬运的，很难想象这些岩石是如何被制造出来的。

由此看来，这些出土的物品无一不使人强烈地感受到“冰河期人类”强大的精神力量与信仰。也许，他们是与我们这些物质文明下的人类截然不同的、高度精神文明与精神技术的创建者。

超过3万年持续放射的电磁波

瓦奥莱特博士指出，由克罗地亚、美国、意大利等国的物理学者、工程学家组成的研究团队，通过观测发现，太阳金字塔顶端在不断地向天空垂直放射出神秘的电磁力，这是波斯尼亚金字塔隐藏的最大的科学谜团。

直径大概8.5米的电磁光束有时会达到30米左右，偶尔还会以画圆的方式移动，其活动半径大约在15米左右，频率为28±6千赫，电压振幅在40毫伏特到4伏特之间强烈波动。这一电磁光束极有可能随天气而变化，并伴随着相同频率的超声波。

更令人吃惊的是，在使用无人机对金字塔正上方进行测量时发现，当达到30米左右的测量高度之后，越往上，这种电磁力就越强烈。

瓦奥莱特博士指出，姑且不谈微电子波兵器、航空宇宙推进技术等可能性，这种“电磁波”本身便意味着在冰河时期，这里就存在优于现代文明的高科技技术。这种电磁波基本是规则地由顶部发射，不由让人推测，金字塔的地底正中央应该存在这种特殊的非天然的电磁波发射源。

2012年，克罗地亚物理学家斯罗波坦·米兹多拉库的研究团队曾使用电波干扰和三角测量技术，将得到的连续39小时的观测数据，送往贝尔格莱德（塞尔维亚）及维也纳（奥利地）的高等数学机构进行分析，其结果表明电波光束的发源地隐藏在自太阳金字塔顶端至下2440米的地下。

进一步从电磁波强度反过来计算，其至少需要10千瓦的动力源，米兹多拉库博士基于这些计算数据，提出了如下假说：金字塔地下2.5千米的深度埋藏着半径约有2.7米的抛物面天线状的铁质层，它们依靠某种方式下的电气供应，向外发射出电磁波。

也许这些天线的定位点，与金字塔正上方数十米的某些位置正好对应，因而，当无人机越靠近这些交点，所接受到的电磁波力量就会越强。

这也不由让人震惊于一种可能性：这些从太阳金字塔顶端发射出的电磁波，从3万年前建造之时开始，便一直在持续发射着。

瓦奥莱特博士在波斯尼亚金字塔实地调查报告的结尾处，向我们提出了这样的疑问：“历经3万年的漫长岁月，不断地向宇宙发射带有某种信息的超强动力源——虽然我很不情愿，但也不由想到了伟大的SF作家阿瑟·C·克拉克在《2001太空漫游》里提到的月球表面的黑石板。”

至此，我们还有许多疑问需要在持续的研究和发掘中慢慢解答。建造波斯尼亚金字塔的“冰河期人类”究竟是谁？是被外星人授以先进文明的人类祖先？还是来到地球殖民人类祖先的外星人呢？

《电磁铁的磁力》教学反思 篇4

公开课需要试教，也需要试讲。

21日，我试教了两个班，获得了各种体会。教学设计当中没有想到的问题，试教的时候碰到了就马上解决，那么真正上起公开课来就不会手忙脚乱、挫败感十足了。

609班的试教体会如下：

1、电磁铁的基本结构可不可以从PPT腾到板书上，使学生更容易有逻辑地从电池、铁芯、线圈三个角度上去分析哪些因素跟电磁铁的磁力有关；

2、让学生作出假设的时间要设计得再紧凑一些，教师语言切忌重复累赘，有可能的话，把每一句话都写下来，磨一磨，准确地去表达。这样就可以给学生充足的时间去制定计划和实施计划了。

3、教师和同学探讨实验的注意点，是不是可以在学生动手实验之前，用PPT温馨提示的方式打出，因此制作一张温馨提示PPT是很必要的。内容是“线圈圈数要变化，变化的差距大一些；电路是短路的，不能长时间连接电路”；

4、动手实验的时候，是不是可以不用电池盒，事实证明，不用电池盒，电路当中的阻力变小，电流变大，电磁铁的磁力更强了；

5、有些小组遇到线圈绕太少，不能吸引大头针的情况，就手足无措了。但事实上，能吸引0个大头针就是实验结果，记录下来，再增加线圈圈数即可；

6、研究电磁铁磁力和线圈圈数的活动记录可以设计得开放一些，然后学生多做几组尝试。但是为了从数据的科学性和时间上去考虑，每组重复实验做2次为好；

在605班上课之前，我及时地进行了反思和调整，但是同样的，这样次试教也让我有所收获。

605班的`试教体会如下：

1、好的板书设计很重要，怎样突出本节课的重难点。

2、并不需要全班控制统一的线圈和铁芯规格，只需要每个实验小组内保持其他条件不变，只改变线圈圈数即可，这样做实验还是符合公平性的。

是的，有反思才能有进步。试教和及时调整，让我收获很多，也潜移默化地提高了我的教学技能。

公开课前的试讲，也很重要，也很必要。多次试讲，能让老师对知识点和各个环节的设计更熟悉，那么真正上起课来就会信心十足了。试讲让我明确了，哪些地方要切换PPT，哪些地方要使用实物投影，哪些地方要落笔写板书。试讲结束后，罗列出课前准备和上课注意点，让我在实验准备之前和上课的过程可以更从容不迫，自信满满。

22日公开课，我对自己的表现还是觉得有许多的不足之处。例如，前面作出假设的部分，语言还是太琐碎，不够准确精炼。由于602班的学生平时较少接触实验，所以他们做起实验来欠积极，总有一种慢热的感觉。这就要求教师要给他们更多充足的时间去探究、去完成活动记录。如果能在先前考虑到学生实际，教师就能妥善地调整实验时间，前面内容引导得紧凑一些，后面给予学生更多的长时探究。对于本节课，在设计上的亮点之处，可以多作一些文章，直白的表示反而凸显不出亮点。这就要求教师要多动动脑筋，怎样用语言、肢体等，把亮点环节设计得更有趣，更吸引人、更能调动学生积极性，并且更加爱好科学课的学习。强力电磁铁是本节课的法宝仪器，那是不是在视频呈现它磁力的同时，让在座的同学上来试一试，两个同学拔一下河，感受强力电磁铁的磁力。

这节课还有许多需要去琢磨的地方，思考如何更好地利用实验器材，保证学生的长时探究，同时又充满趣味性。

电磁铁的磁力一说课稿（通用） 篇5

在教学工作者实际的教学活动中，通常需要用到说课稿来辅助教学，说课稿可以帮助我们提高教学效果。那么说课稿应该怎么写才合适呢？以下是小编整理的电磁铁的磁力一说课稿（通用6篇），希望能够帮助到大家。

电磁铁的磁力一说课稿1

一、教材分析

各位老师大家好，今天我执教的《电磁铁》一课，是教科版小学科学六年上册第三单元第二课的内容。电磁铁是利用电流的磁效应使铁芯磁化而产生磁力的装置。电磁铁是电生磁的最直接应用，电磁铁又广泛应用在各种用电器中。电磁铁结构简单、制作容易、呈现的现象有趣，可以开展适合学生水平的多种研究。本课属于实验探究课。教学内容有两大部分组成：1、制作铁钉电池铁，2、研究铁钉电磁铁的南北极。主要是引导学生通过制作电磁铁的过程来寻找它的相关特性，对学生的动手能力，观察分析能力有一定的培养。通过本节课的学习也为后续学习《电磁铁的磁力》内容打下了基础。

二、设计思路

根据本节课的特点，我对本课内容做了如下设计：

1、从移动大头针的游戏导入，让学生认识什么是电磁铁。

2、在制作电磁铁时，采用图片与教师演示相结合的方法，让学生更直观地了解电磁铁的做法，并且让每个组制作两个线圈缠绕方向相反的电磁铁，为第三个活动做铺垫。

3、让学生用自己制作的电磁铁去吸大头针，通过仔细观察实验现象来感知电磁铁接通电流，产生磁性；断开电流，磁性消失的性质。

4、从磁铁有南北极引入到电磁铁有没有南北极呢？让学生先猜测，再讨论用什么方法来验证，然后统一一个比较简便的方法，用小磁针来检测，并让学生明确：只有一端吸引还不能判断南北极，要同时满足相吸和相斥两个条件才可以。

5、让学生看统计的结果，从中发现各个组的南北极不一致，再问：是什么原因影响的呢?引入到电磁铁的南北极与什么因素有关这个探究活动中来。在活动中提醒学生实验只能改变一个条件，然后让各组选择一个感兴趣的因素来进行探究。

三、重、难点的处理

本节课的教学重点是发现电磁铁的基本性质，发现电磁铁具有南北极并且可以改变的特点。教学难点探究电磁铁的南北极改变与哪些因素有关。在处理重难点的问题上，我采用教师引导、小组合作探究等方法，让学生亲历探究的过程，通过猜测，验证，并在活动中仔细观察现象，分析得出结果。比如在探究电磁铁的南北极与什么因素有关这个活动中，我先让学生观察各组的统计结果，发现各组的南北极不一致，再提问：为什么它们的南北极会不一致呢？引发学生的思考，然后让学生猜测原因，并提出验证的方法。最后，在学生明确实验方法的基础上，选择一个因素来进行验证，得出结论。

四、材料的选择

本课是实验探究课，准备的材料也比较多，教师准备的材料有：电磁铁、大头针、磁铁、导线、电池。为每组学生准备的材料有红色和灰色的导线各一根，铁钉2枚，大头针一盒，装有电池的电池盒一个，小磁针一个，记录单2张不足：

1、铁钉的退磁效果不好，断电后可能还有磁性，在确定电磁铁的南北极时可能会影响结果。

2、导线较硬，学生缠绕时会有困难。

电磁铁的磁力一说课稿2

一、说教材

本节课是第九章《电与磁》的第四节《电磁铁》，本节内容是继上节课“电生磁”之后的应用性学习，是电流磁效应的重要应用，通过电磁知识在生活生产中应用的教学，进一步提高学生学习物理的兴趣，培养学生解决实际问题的能力，很好的体现了课程标准“从生活走向物理，以物理服务于生活”的理念。学生通过自己动手动脑完成电磁铁的实验，以小组讨论的形式，归纳出电磁铁的优点和怎样使电磁铁的磁性更强。本节课探究结论由学生自己得出，易于帮助学生加深理解。

二、说教学目标

1、知识与技能：

（1）知道什么是电磁铁，会制作简单的电磁铁，了解电磁铁的工作原理。

（2）正确理解电磁铁磁性强弱与电流的大小、线圈的匝数和有无铁芯有关。

（3）了解电磁铁的优点，知道在日常生活和生产中哪些地方用到了电磁铁。

2、过程与方法：

通过同学们自己设计进行实验，探究电磁铁的优点和增强磁性的方法，体会“对比法”“控制变量法”“转换法”等物理实验的方法。

3、情感态度与价值观：

通过认识电与磁之间的相互联系，使学生乐于探索自然界的奥秘，培养学生的学习热情和求实态度，学生之间互相合作才能完成实验，培养合作意识。

4、教学重点：

电磁铁的优点及影响电磁铁磁性强弱的因素。

5、教学难点：

影响电磁铁磁性强弱的因素中“控制变量法”的应用。

三、说教法和学法

本节课以学生实验为主，在教师的引导下通过学生观察、实验、分析、讨论后归纳和总结，充分调动学生学习的积极性和主动性，发挥其主体作用，课堂上创设民主、平等、和谐、宽松的学习氛围，加强老师与学生、学生与学生之间的合作。

四、说学情分析

倡导自主学习、合作学习、探究学习，让学生通过观察、分析等，培养学生的科学探究能力，学生以小组为单位，进行合作学习，唤醒学生的学习意识、挖掘学生的潜能，调动其积极性和主动性，培养学生自主学习的精神。让学生在充分观察、思考后并利用已有的知识和生活经验，来归纳、总结出影响电磁铁磁性强弱的因素。学生已经做过通电螺线管的实验，有一定的经验，但本实验不好做，效果可能不太明显，需要老师的引导。

五、说教学流程

整个课堂分为两大块：一、探究电磁铁的优点 二、探究怎样使电磁铁的磁性增强。

一、探究电磁铁的优点

1.教师演示：桌子上有一堆废铜烂铁，怎样把铜和铁分开？3种方法让同学们说出那种好。视频“电磁起重机”的工作。

2、出示学习目标，明确学习目的。

3、启发思考：我们用了电磁铁，电磁铁相对于永久磁铁有那些优点呢？

利用对比的方法，完成表格中要探究的任务，培养学生科学探究意识，初步体验探究过程，提高探究能力。

二、怎样使电磁铁的磁性增强

4、视频“磁悬浮列车” 引入怎样增强电磁铁的磁性的探究。

提出问题：影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些？

猜想：

器材：

设计实验：在设计实验时候引导学生利用“控制变量法”去进行实验，在显示磁性强弱的时候，引导学生通过看吸引大头针的数量来感受磁性的强弱，体会“转换法”的思想。

动手操作：教师来回巡视学生的操作，及时给予指导

分析归纳：有多组同学说出他们的实验现象

得出结论：有多组同学说出他们的实验结论

讨论交流：给同学们一定的时间讨论实验存在的不足的地方，交流怎样才能让实验更完善。

5、引导学生谈谈本节课的学习收获与体会。

6、巩固练习，使学习的知识得以应用。

电磁铁的磁力一说课稿3

一、说教材

《电磁铁》是八年级下册物理第九章第四节的内容，本节内容是继上节课“电生磁”之后的应用性学习，是电流磁效应的重要应用。本节课通过教师的演示实验和学生的探究实验，研究怎样使电磁铁的磁性更强，学生通过自己动手动脑完成电磁铁的实验，以小组讨论的形式，归纳出电磁铁的特点和磁性强弱的决定因素。本节课探究结论由学生自己得出，易于帮助学生加深理解。关于电磁铁的应用方面主要体现了“物理来源于生活又运用于生活”。

二、说教学目标

1、知识与技能

①、了解什么是电磁铁，知道电磁铁的特性和工作原理。

②、了解影响电磁铁磁性强弱的因素。

2、过程与方法

①、经历探究电磁铁的过程，体会控制变量的方法。

②、体会评估和交流在科学探究中的重要应用。

3、情感态度与价值观

体验探索科学的乐趣，养成主动与他人交流合作的精神。

4、教学重点：让学生经历探究电磁铁磁性强弱的过程。

5、教学难点：体会控制变量的方法。

三、说教法和学法

这一章的知识比较抽象、难理解，所以为了化难为易，本节课我以实验为主，引导学生观察、分析、讨论、归纳和总结，充分调动学生学习的积极性和主动性，发挥其主体作用，课堂上创设民主、平等、和谐、宽松的学习氛围，加强与学生的合作。

四、说学情分析

倡导自主学习、合作学习、探究学习，让学生通过观察、分析等，培养学生的科学探究能力，学生以小组为单位，进行合作学习，唤醒学生的学习意识、挖掘学生的潜能，调动其积极性和主动性，培养学生自主学习的精神。让学生在充分观察、思考后并利用已有的知识和生活经验，来归纳、总结出说影响电磁铁磁性强弱的因素。学生已经做过多次实验，有一定的经验，但本实验不好做，效果不太明显，需要老师的引导。

五、说教学过程

1、复习旧知识，注重知识的联系，以便更好的学习本节课的知识。

2、出示学习目标，明确学习目的。

3、启发思考：若在螺线管中插入铁芯，它的磁性会发生怎样变化?引导学生大胆猜想后，引出电磁铁的定义。并提供器材给学生，自制电磁铁。

4、提问学生电磁铁在什么情况下有磁性，什么情况下磁性消失？从而导入实验探究的目的。

5、根据想要探究的目的，由学生说出实验所需要的器材、实验的目的、实验方法，主要是想培养学生科学探究意识，体验探究过程，提高探究能力。

6、学生动手实验，观察实验现象，分析并得出结论。

7、引导学生根据以上实验探究，总结电磁铁的优点。

8、通过学生的预习及查阅相关资料，由学生说出电磁铁在生活中的应用。

9、引导学生谈谈本节课的学习收获与体会。

10、巩固练习，使学习的知识得以应用。

11、布置作业。

电磁铁的磁力一说课稿4

一、说教材

《玩转电磁铁》这节课是大象版科学教材第三单元《玩具总动员》中的第二课。本单元是这本书中培养“表达与交流”能力的第二个综合探究活动单元。在学习中学生将亲手拆装玩具，研究它们的构造；拆装小电机，探究小电机转动的秘密；制作电磁铁，研究电磁铁磁性大小的奥秘；亲手制作自己喜欢的玩具，体验创新的快乐。学生有了亲身体验后，让他们通过信息发布会的形式进行表达与交流，共同分享研究的成果，相互促进提高。

《玩转电磁铁》这节课从学生关注的焦点“小电机”入手，让学生打开小电机仔细观察，弄明白其结构，从中提出自己感兴趣的问题，在猜想的基础上，写出验证方案，再让学生动手操作实验，验证自己的猜想；最后通过电磁铁在生活生产中的应用拓展教学，进一步提高学生学习科学的兴趣、培养学生解决实际问题的能力。

二、说目标

通过对教材的分析并结合学生的具体特点，我为本课制定了如下目标：

知识与技能：

1、知道电能产生磁，并了解影响电磁铁磁性大小的因素。

2、了解电磁铁的应用。

过程与方法：

1、通过活动让学生从观察、体会中得出猜想，在操作实验中，归纳总结出电磁铁的磁性大小与线圈匝数、串联电池节数等因素有关。

2、体会控制变量和对比的研究方法。

情感态度与价值观：

通过实践活动，培养学生大胆想象、合作与交流的能力，养成用学到的科学知识解决实际问题的习惯。

三、说重点、难点

1、教学重点：探究影响电磁铁磁性大小的因素。

2、教学难点：设计探究影响电磁铁磁性大小的因素的实验方案并进行实验操作。

四、说教学准备

“钓鱼”比赛装备和电磁铁实验装备若干套。

五、说教法、学法

通过对教材的分析并结合学生的具体特点，我确实的本课重点是探究电磁铁的磁性大小与哪些因素有关，教学时决定采用合作探究的学习方法。通过“钓鱼”游戏，让学生在游戏中观察、体会、发现问题、产生猜想，进而提出问题，在归纳电磁铁磁性的大小是否与线圈匝数有关；电磁铁磁性的大小是否与串联电池节数有关的基础上，小组合作选好要验证的问题，拟定出实验方案，然后进行操作实验，总结得出结论。

六、说教学设计

本课的教学设计共分为五个环节：

第一个环节：创设氛围，激趣引入

1、师：大家喜欢看动画片吗？老师给大家准备了一段经典动画片，请大家欣赏。谁知道在刚才的动画片中，小老鼠用来打败猫的装置是什么？对了，就是电磁铁。上节课我们已经认识了电磁铁，知道电磁铁通电后有磁性，断电后磁性消失。这节课我们继续来玩转电磁铁。

2、下面我们要用电磁铁分组进行一次“钓鱼比赛”。请大家先来看比赛规则（杯盖里的小钉子是要钓的“鱼”；空杯子是“渔篓”；缠着线圈的螺丝钉是“钓鱼杆”；每组四个人分工合作，一个人负责拿“鱼杆”，一个人负责拿“鱼篓”，两个人负责接线头。比赛开始后，负责接线的两个人把线圈的两个线头接到电池的正负极上（有两节电池的串联起来用），负责拿“鱼杆”的从杯盖里钓“鱼”。钓到“鱼”后，负责“鱼篓”的把“鱼篓”伸过去，接线的人松开线头，让“鱼”掉到“鱼篓”里。每个组只能钓1次，比赛看哪一组钓的“鱼”多）。看明白后，先分好工实验一次，然后我们再正式开始比赛。

3、实验后正式开始比赛。比赛结束后汇报结果。

4、结果显示有的组钓得多，有的组钓得少。有人说是个别负责拿“鱼杆”的水平太差呢？我们换换分工再试试。

5、怎么还是他们那一组钓得多呢？再换换分工试试。

6、换了三次人，都是这一组钓得多，什么原因呢？有些同学已经猜到了，是“钓鱼杆”的原因，那么“钓鱼杆”有什么区别呢，请大家转一转看一看。我们知道，“钓鱼杆”其实就是电磁铁，钓鱼多的电磁铁磁性就大，钓鱼少的电磁铁磁性就小。通过刚才的比赛和观察，你觉得电磁铁磁性的大小可能与什么有关？

在学生积极的思考中，教学进入

第二个环节：大胆猜想，提出问题

1、同学们刚才提出的想法，归纳起来主要有这2个方面：

电磁铁磁性的大小可能与线圈匝数有关

电磁铁磁性的大小可能与串联电池节数有关

2、我们提出的想法只能算是猜想，怎样才能验证我们的猜想是否正确呢？需要我们设计科学的实验方案，通过实验来证明。

在学生跃跃欲试，热情高涨中，教学进入

第三个环节：设计方案，实验验证

1、请各个小组自己选择一个问题，然后制定实验方案。

2、互相交流，完善自己小组的实验方案。

3、根据方案各组进行实验，并且及时记录实验的现象。

4、汇报试验结果和体会。

学生根据自己的实验结果进行详细的汇报，得出结论。

5、引导小结。

通过交流，引导学生总结归纳出结论：电磁铁的.磁性大小与线圈匝数、串连电池节数等因素有关。

在学生得出结论，兴奋不已时，教学进入

第四个环节：联系实际，延伸拓展

由于电磁铁通电时产生磁性，断电后磁性消失，而且磁性大小可以控制，因此，电磁铁在工农业生产及日常生活中都有广泛应用。请大家想想我们身边哪些地方用到了电磁铁。交流后完成荷花图。

在学生意犹未尽，不停的思考中，教学进入

第五个环节：总结点评，引发思考

通过这节课的学习，你知道了哪些知识？引导学生进行全课小结，教师点评：小小电磁铁，奥秘真不少，相信通过这节课，你对电动玩具的认识会更清楚，下节课我们就需要自己制作电动玩具了，希望同学们下去后多动脑筋，争当小小发明家。这样结束全课，学生一定会对下节课充满期待。

七、说板书

这就是我设计的板书，重点突出，简单明了。

八、说设计特点和反思

小学科学课是小学教育中一门重要的科学启蒙课程，要让孩子在快乐轻松的学习中获得知识与技能，对老师来说提出了一个新的挑战。这就要求老师不仅要加强学习，提高自身素质，同时还要掌握合适、合理的方法正确引导学生，培养他们科学的学习方法，培养他们在科学活动中的合作与交流能力，养成爱科学、学科学的好习惯，为以后的科学学习打下基础。

《玩转电磁铁》是五年级科学课中的一个开放性课题，我大胆而创新地处理教材，并在教学过程中确立了“注重经历、合作探究、体验发现”的全新教学理念。课堂设计以探究为中心，注重三维目标有机整合。注重以人为本，充分体现学生的主体地位，为学生营造了民主，和谐的教学氛围。在教学中运用玩一玩，看一看，想一想，猜一猜，做一做等多种形式，让学生去感受，去发现，去领悟，真正让学生在“动手做”中体验、成长。教学设计具有创新意识，引入部分创设有关电磁铁的动画片和“钓鱼”游戏情景，激发了学生极大的好奇心和探究欲望，在猜想的基础上，提出问题，然后写出实验方案，再让学生动手操作实验，验证自己的猜想。通过电磁铁在生活生产中的应用拓展教学，进一步提高学生学习科学的兴趣、培养学生解决实际问题的能力。教学设计很好地体现了“从生活走向科学，从科学走向社会”的理念。全课设计思路清晰，用有关电磁铁的动画片导入，然后通过“钓鱼”游戏提出质疑——大胆猜想——设计方案——实验探究——汇报交流——拓展创新等一系列探究活动，层层深入地引导学生认识和体验科学探究的乐趣，真正体现了《科学课程标准》中的“以探究为核心”的全新教学理念。课堂中，所有学生都亲历科学探究的过程，始终怀着兴奋之情，在轻松愉快的氛围中主动学习，探究。他们的动手能力，表达能力，逻辑推理能力都得到了发展。我努力让这节课成为真正体现新课程标准理念的科学课。

电磁铁的磁力一说课稿5

一、教材学情分析：

学生的知识基础是三年级“磁铁”以及上一课时“电和磁”相关知识。电磁铁是用电流的磁效应使铁芯磁化而产生磁力的装置。电磁铁是电生磁的最直接应用，电磁铁结构简单、制作容易、呈现的现象有趣，可以开展适合学生水平的多种研究。

主要有两大活动：一、制作铁钉电磁铁；二、研究铁钉电磁铁的南北极。这两大活动之间是线型结构，后者以前者为基础。“研究铁钉电磁铁的南北极”又有两个主题活动：1、电磁铁有没有南北极？2、电磁铁南北极与哪些因素有关？这两个主题活动，也是线型结构。而 “电磁铁南北极与哪些因素有关？”这个主题活动中，“线圈绕线方向与电磁铁南北极关系”、“电池连接方法与电磁铁南北极关系”等探究活动，是轮型结构，更适合学生进行自主探究。

但在电磁铁南北极的探究活动中，要受到“线圈绕线方向”、“电池连接方法”变量的影响。因此，引导学生控制好变量进行实验探究，是帮助学生建立有关电磁铁科学认识的关键。

设计理念：

以学生原有认知为基础，引导学生主动发现问题,解决问题,从而在科学探究活动中建构科学新概念。

教学目标：

1、科学概念：电磁铁具有接通电流产生磁性、断开电流磁性消失的基本性质；改变电池正负极的连接方法或改变线圈缠绕的方向会改变电磁铁的南北极。

2、过程与方法：制作铁钉电磁铁；做研究电磁铁南北极的实验。

3、情感、态度、价值观：养成认真细致、合作研究的品质。

教学重点：

制作铁钉电磁铁；改变电池正负极接法或改变线圈缠绕的方向会改变电磁铁的南北极。

教学难点：

控制一定变量，做研究电磁铁南北极的实验，通过分析推理，帮助学生建立“改变电池正负极的连接方法或改变线圈缠绕的方向会改变电磁铁的南北极”这一科学概念。

二、教法分析

1、通过复习创设情境，激活学生已有的知识经验，引导学生将相关的旧知识进行整合，产生新的研究问题。任务自主驱动，指明探究方向。

2、在有结构的探究活动中，帮助学生建立有关“电磁铁”的科学概念：首先是学生动手制作，其次是描述通断电流时看到的现象，本质上就是引导学生感知电磁铁基本性质的过程，最后通过取名字，建立电磁铁概念。通过组织学生制作电磁铁，来验证先前的设想，引导学生经历一个“提出问题→实验验证→得出结论”的探究过程。

3、“铁钉电磁铁的南北极” 的探究，再次体现郁波老师所倡导的科学教学的主方向：在科学探究活动中帮助学生主动建构科学概念。组织学生用“指南针测试法”来验证电磁铁的南北极，从而建立电磁铁也有南北极这个概念；从交流中学生会很自然地发现，有些组的铁钉的南北极不一样，从而过渡到“电磁铁的南北极与什么因素有关”的探究活动，引导学生又一次经历一个“提出问题→计划制定→实验验证→得出结论”的探究过程，通过对比分析并依托实践活动，帮助学生建立“改变电池正负极接法或改变线圈绕线的方向会改变电磁铁的南北极”这个科学概念。

4、对比，是认识事物的重要方法。学生在对比中，找到电磁铁与普通磁铁的相同之处与不同之处，从而认识到两种事物之间的联系。以“对比梳理”之方式作总结，不仅仅达到加深对电磁铁的认识之目的，更重要的是帮助学生实现旧知与新知在头脑中的重组与建构。

电磁铁的磁力一说课稿6

尊敬的各位评委、各位老师：

大家好，我是12号选手，今天我说课的课题是《电磁铁》。我将从教材、教法、学法、教学材料准备、教学过程、板书设计来对本节课进行说课。

一、说教材

1、教材分析

《电磁铁》是小学科学苏教版五年级上册第三单元的最后一课。本课是学习了电和磁铁的基础上，引导学生认识电磁铁与电和磁的关系。电磁铁实际上就是在通电状态下产生磁性，断电磁性消失的一个装置。由于本课要探究的知识点比较多，所以我分两个课时来完成，我设计的是第一个课时，这个课时主要教学内容有三个部分：

第一部分，组装一个电磁铁。

第二部分，研究电磁铁的磁力大小和哪些因素有关

第三部分，了解电磁铁在生产生活中的应用。

2、说学情

通过两年的学习，五年级的学生已掌握了一定的科学知识和学习方法，已具备了初步的思维能力和探索、解决简单实际问题的能力。再此基础上我们还要培养他们的各种能力，如：观察能力、实验操作能力、语言表达能力、概括能力等。

3、说教学目标

根据这一节课的内容和学生的实际情况，我从知识与技能、过程与方法、情感态度价值观等方面设计本课的教学目标。

知识与技能目标：知道什么是电磁铁以及电磁铁的磁力大小与电那些因素有关。

过程与方法目标：学会做电磁铁磁力大小的实验，培养学生收集、处理信息的能力。

情感态度与价值观目标：培养学生要会学科学、用科学。意识到电磁铁给我们的生活带来了很多方便。

4、说教学重难点

教学重点：能组装一个电磁铁，应用自己组装的电磁铁去验证电磁铁磁力的大小。

教学难点：让学生探究电磁铁磁力的大小与那些因素有关的实验。

二、说教法学法

本节课我主要采用实验法、观察法，让学生通过自主探究、小组合作、观察分析等获得知识和技能，体验知识的形成过程，从而达到动口、动手、动眼、动脑，提高科学素养的目的。

三、教学材料准备

教师准备：多媒体课件。

学生准备：导线、铁钉、电池节数、大头针

四、说教学过程

1、激趣导入。

我播放一个生动形象的视频来导课，让学生观看后会感受到

电磁起重机的神奇。(这样不但能吸引学生的注意，还能为下面的知识做铺垫)

2、动手制作。

电磁起重机为什么会有这么大的磁力呢？今天我们也来做一个电磁铁吧。学生认真观察电磁铁的结构，说说你们组会做了吗？从而引导学生以小组的形式，共同合作做电磁铁。便用比一比的方式看看那组做的磁力大。（教师要注意学生的小组分工是否合理、操作是否得当。对于他们的成果，要给足时间，让他们互相交流，互相提高）在交流中，学生会发现有的组的电磁铁吸的铁钉多，有的组吸的铁钉少。

3、动手实验。

探究电磁铁大小与哪些因素有关？这是本节课的一个难点。我放手让学生经历：提出问题——作出猜测——寻找证据——得出结论的过程。首先由学生对这个问题作出猜测，学生可能会说跟电池的节数、导线的粗细、和线圈的缠绕圈数有关。这时，我及时设疑，我也不知道，怎么办呢？学生就会建议用实验来验证。但由于时间的关系，我们只能选取两种猜测来验证。从而我引导学生以小组为单位，根据老师提供的实验器材，设计出实验方案，然后分工协作，动手实验，再根据实验现象归纳总结出结论。（在实验过程中，教师要注意了解学生设计的实验方案是否合理、小组成员分工是否得当、实验操作是否规范等，对存在问题的小组及时帮助、纠正。对于学习小组归纳的结论，要给以充分展示和讨论交流的时间）。最后归纳出正确结论：电磁铁大小与电池的节数和线圈的缠绕圈数有关。

4.实践运用。

我借助一组图片，让学生明白生活中电磁铁的应用非常广泛。（培养学生学科学，用科学知识去解决生活中与科学有关的问题）

5.自主小结。

通过想一想本节课中你学到了什么的方式来总结本文知识点。（这样的方式能让学生体会成功的乐趣，又培养他们总结概括的能力）。

五、说板书设计

电磁铁

电池的节数

磁性的大小有关

线圈缠绕的圈数

《电磁铁的磁力》教案 篇6

质子旋进磁力仪在钒钛磁铁矿勘查中的应用

通过论述G856F质子旋进磁力仪在马达加斯加东北部钒钛磁铁矿勘查工作中的应用,介绍了国产物探高科技产品--G856F质子旋进磁力仪在国外寻找磁铁矿的可应用性、快捷性、准确性.

作 者：蓝海洋 郑柱 王密 作者单位：辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院刊 名：现代矿业英文刊名：MODERN MINING年，卷(期)：25(5)分类号：P631.3+25关键词：质子旋进磁力仪 马达加斯加 钒钛磁铁矿 勘查

《电磁铁的磁力》教案 篇7

永磁直线同步电动机结构简单、效率高、行程和推力体积比大,是直接驱动直线伺服系统的首选电机类型之一,但是由于该电机在我国的应用起步晚,其理论和控制还不成熟,加上垂直运动PMLSM在结构上、控制机理上均与旋转电机以及水平运动直线电机不同,如果采用旋转电机或水平运动直线电机的控制方法,其误差较大,稳定性较差。本文设计的电磁力角控制器,直接控制电机的电磁力角,实现直线电机的速度控制,响应速度快,提高了垂直运动永磁直线同步电动机运行的稳定性、可靠性。

2 同步电机的力角特性

同步电机进入稳态运行后,最重要的工作特性就是力角特性,即电磁推力和电磁力角(功角)之间的关系,电磁力角可以等效为同步电机的空载电势与电压之间的相位差角。

永磁同步直线电机电磁推力为:

式中,θ为电磁力角,表示电枢电压Us与空载电势E0之间的电角度。

式中;(1)式是一条正弦变化的曲线,θ=90o对应最大电磁推力。

一般情况下电枢回路电阻远远小于同步电抗,即rs<

相应的力角特性曲线如图1所示。

当永磁同步直线电机的工作频率明显降低时,电枢回路电阻压降的作用会显著增大,导致忽略电阻作用的近似公式不准确,例如试验样机在工作频率为10Hz时XT=9.83Ω,rs=2.985Ω,此时的电阻不能再被忽略。

rs=0时的力角特性,相当于rs≠0时的力角特性曲线向右平移了α角,在纵轴方向向上平移了。考虑电枢电阻的作用时,电机运行时的最大推力数值减小,出现最大推力的电磁力角也减小,动子所受正向推力的作用区间小于负向推力。

3 永磁直线同步电动机电磁力角控制原理

根据前文分析,永磁直线同步电动机电磁推力为:

式中,,τ为极距;w为角速度;x为动子磁轴与初级A相绕组磁轴之间的实际运行距离(位置)。

当θ=π/2时,单位电流产生的推力最大,但对垂直运动的永磁直线同步电动机,如果将工作点控制在θ=π/2,当电机出现扰动时,电机的工作点将会进入不稳定区,产生失步,动子在重力的作用下,会加速向下滑动,易出现故障。为了保证系统稳定运行,控制系统的反应速度要快,变频器的调整时间要短,实现起来比较困难,而本文采用的电磁力角控制策略,根据电机的稳定性要求,设定一个电磁力角θr(θ=π/2),将电机的推力控制在θr附近,保证电机运行在稳态区,且单位电流产生的推力相对最大。

针对实验系统运行频率低,电阻不能忽略的情况。最大电磁力角小于90°,根据计算,当电磁力角为73°时,单位电流产生的推力最大。考虑过载倍数,设定的电磁力角θN=33°,将电机推力控制在θN附近,保证电机运行在稳定区,且单位电流产生的推力相对最大。根据实测电磁力角的大小,判断电机是否进入不稳定区。当电磁力角θ接近临界稳定工作点时,电机有可能进入不稳定工作区,产生失步;此时,传统的控制方式是提高励磁电流或增加电枢电流幅值以防止失步的产生。由于本试验电机动子为永磁体,通过提高励磁电流防止失步不可行;对增加电枢电流幅值,由于本系统采用变频器调速,电枢电流幅值不易改变,并且增加电流幅值,将导致初级损耗增加,绕组发热,绝缘性降低,影响电机的安全运行。当电源电压Us保持不变,供电频率变化K倍时,最大推力变为原来的1K倍[1]。因此当电机受到扰动将要进入不稳定区时,可以通过降低供电频率,以增大电磁推力来防止失步的产生。

将式(3)中的ωt项看作永磁直线同步电动机的期望位置角[2],记作:

式中vs为直线电机的运行速度设定值;xi为直线电机的期望动子位置;则式(3)θ可改为:

因此,将直线电机动子的运行距离x和已知的运行时间t、角速度ω代入式(3)可得永磁直线同步电动机的位置(功角)θ。最后,将电磁力角的测量值与设定值θr比较,得出频率给定值,将直线电机的工作点控制在稳定区,使电磁推力满足负荷要求。

对于垂直运动永磁直线同步电机,当系统负载波动时,电磁力角控制器会通过改变电机的速度来改变电磁力角的大小,改变电机输出的电磁功率,使电机的输出功率和负载达到新的平衡,但是当负载增大到一定的程度,随着负载的增加,电磁功率反而会下降,电机有可能会进入不稳定工作区,导致失步。这对于垂直运动直线电机来说危害更大,此时,可以根据检测的电磁力角的大小,判断电机是否有可能进入不稳定区,当负载增加时,通过改变供电频率来改变输出功率的大小,从而把电磁力角控制在设定的θN附近,使电机工作在稳定工作区,防止了失步的发生。从而提高了系统的稳定性和可靠性。

4 电磁力角控制器的设计及仿真

由于实验样机在运行频率比较低,电压不变的情况下,频率不能太低,否则将导致电机发热等故障,影响系统的安全运行。此时可以通过电压、频率不同比率的改变,来提高推力,防止失步的产生。考虑在低电压的低频区对电压的加大补偿问题。试验电机的基底频率/基底频率电压为6Hz/270V时,根据理论计算,在频率电压比为0.6 Hz/137V时,推力可以增加3倍,1Hz/112V时,推力基本不变,2Hz/206V时,推力可以增加2倍,3Hz/222V时,推力可以增加1.5倍,5Hz/238V时,推力基本不变。

在额定频率6Hz,工作气隙8mm时,最大推力对应的功角为63度,考虑额定失步推力倍数,额定推力对应的功角为30度。在电机运行时,应时刻检测计算电机的运行速度及功角大小,根据功角与设定值的偏差来调节供电频率的大小,满足推力要求,防止失步的产生,根据理论计算及控制经验,确定调节规则如表1。

根据电磁力角控制策略建立的Matlab仿真模型及结果如图2、图3所示[3]。

5 仿真结果分析

(1)从功角仿真曲线可以看出,设计的功角控制器,当电机遇到大的扰动时,功角一时超过设定角,功角控制器会降低直线电机的速度以减小功角的大小来提高推力,从而提高了垂直运动永磁直线同步电动机运行的稳定性。

(2)电磁力角控制器直接控制直线电机的电磁力角,其速度跟踪良好;利用供电频率变化对力角特性的影响,可有效预防垂直运动永磁直线电机的失步问题,提高了垂直运动永磁直线电机的可靠性。

参考文献

[1]焦留成,袁世鹰.垂直运动永磁直线同步电动机运行特性分析[J].中国机电工程学报,2002,22(4):37-40.

[2]王福忠,汪旭东,焦留成等.同步电动机电磁力角与最大推力控制策略的研究[J].煤炭学报,2001,26(3):307-312.