汽車電工電子基礎課件 項目五 電磁基礎知識

汽車電工電子基礎項目五：電磁基礎知識任務一、磁場及其基本物理量知識目標：1、理解磁場和磁力線的概念。2、了解電流的磁效應。3、理解磁通、磁感應強度和磁路的概念。技能目標：掌握利用安培定則（右手螺旋定則）來判斷磁場方向的方法。一、磁場與磁力線1、磁體與磁極磁體能夠吸引鐵、鈷、鎳等金屬或它們的合金物的性質(zhì)，稱為磁性。具有磁性的物體稱為磁體。磁體分為天然磁體和人造磁體兩大類。磁體上磁性最強的部位稱為磁極。磁極之間有相互作用力，稱為磁力。實驗證明：1）任何磁體都具有兩個磁極，而且磁體無論怎樣分割總保持兩個磁極。也就是說不存在磁單極子。（注：環(huán)形磁體是沒有磁極的?。?）磁極間的作用力表現(xiàn)為，“同性相斥，異性相吸”，這是世界的普遍真理。2、磁場與磁場方向（一）.磁場的定義及其性質(zhì)“場”是一種特殊的物質(zhì)，看不見摸不著，但是它具有能量，能產(chǎn)生力的作用。在磁體的周圍存在著磁場，磁體與磁體之間的作用就是通過磁場發(fā)生的。磁場是由運動電荷或電場變化產(chǎn)生的。磁場的本源來自電流。故對于磁場就可以這樣定義：磁場是電流、運動電荷、磁體或變化電場周圍空間存在的一種特殊物質(zhì)。（二）.磁力線磁力線是形象描述磁場的強弱和方向而引入的假想線。磁力線具有以下幾個特點：（1）磁力線是一簇閉合曲線，沒有頭沒有尾。（2）磁力線絕不相交，在磁體外部由N極指向S極，在磁體內(nèi)部由S極指向N極。（3）磁力線上任何一點的切線即為該點的磁場方向。（4）磁力線越密磁場越強，磁力線越疏磁場越弱。磁力線均勻分布而又相互平行的區(qū)域稱為勻強磁場，反之稱為非勻強磁場。（5）磁力線有排他性，故同性相斥；磁力線具有彈性，可自由縮短，故異性相吸。條形磁鐵磁力線分布蹄形磁鐵磁力線分布規(guī)律：同性相斥,異性相吸（三）.磁場方向：該點小磁針N極靜止時的指向。同時與磁力線上每一點的切線方向相同。二、電流的磁場1、通電直導線的磁場

通電直導線的磁力線是以導線上各點為圓心的同心圓，磁場的方向可以用右手安培定則判斷。右手安培螺旋定則2、通電螺旋管的磁場用右手握住螺線管，讓彎曲的四指指示導線中的電流方向，則大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁力線的方向。三、磁場的基本物理量1.磁通磁通量：垂直穿過磁場中某一截面的磁力線條數(shù)稱為磁通量，簡稱磁通，用字母Φ表示，單位是Wb（韋伯）。2.磁感應強度：描述各點磁場的大小和方向的物理。其定義為：垂直穿過磁場中單位面積的磁力線條數(shù)。

符號：B單位：特斯拉（T）在均勻磁場中，B與φ的關(guān)系是：φ=BSB=φS磁感應強度（T）磁場中任一面積（m2）磁通量（Wb）B——均勻磁場的磁感應強度；Φ——磁通量；S——垂直于磁場方向的平面面積，單位為m23、磁導率μ磁導率μ來表示物質(zhì)的導磁性能。μ的單位是H/m(亨/米）。真空的磁導率為常數(shù)，用

0表示，有：相對磁導率

r：任一種物質(zhì)的磁導率

和真空的磁導率

0的比值。

注意：不同的介質(zhì)，磁導率μ也不同。磁導率值大的材料，導磁性能好注意4、磁場強度磁場強度H

：介質(zhì)中某點的磁感應強度B與介質(zhì)磁導率

之比。磁場強度H的單位：安培/米（A/m)磁場強度的大小取決于電流的大小、載流導體的形狀及幾何位置，而與磁介質(zhì)無關(guān)。H和B同為矢量。H的方向就是該點B的方向。在后面學到的磁路問題中，常常用到磁場強度這個物理量。5、磁路在電機、變壓器及各種鐵磁元件中常用磁性材料做成一定形狀的鐵心。鐵心的磁導率比周圍空氣或其它物質(zhì)的磁導率高的多，磁通的絕大部分經(jīng)過鐵心形成閉合通路。+–NIfNSS直流電機的磁路交流接觸器的磁路i鐵心線圈線圈通入電流后，產(chǎn)生磁通，分主磁通和漏磁通。：主磁通：漏磁通變壓器的磁路磁路：主磁通所經(jīng)過的閉合路徑。任務二、電磁感應及應用知識目標：1.掌握產(chǎn)生感應電流的條件，掌握右手螺旋定則；2.理解電磁感應定律的基本概念及其靈活應用；3.掌握自感與互感的原理；4.了解常見的電磁感應應用器件。技能目標：1.使用左手定則判斷電磁力的方向；2.使用右手螺旋定則判斷感應電流的方向。一、電磁感應現(xiàn)象電磁感應現(xiàn)象——變化磁場在導體中產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。1、直導體中的感應電動勢（1）直導體中的感應電動勢的條件：導體作切割磁力線運動。（2）感應電動勢的方向——用右手定則判（3）感應電動勢的大?。篹=BLV式中：B為磁場的磁感應強度（T）；

L為導線的有效長度（m）

V導線運動速度（m/S)2、線圈中的感應電動勢（1）線圈中的產(chǎn)生感應電動勢的條件：穿過線圈的磁通量發(fā)生變化。（2）線圈中感應電動勢的方向——楞次定律內(nèi)容——感應電流產(chǎn)生的磁通總是企圖阻礙原磁通的變化。（增反減同）步驟：⑴確定原磁場的方向及其變化趨勢。（增或減）

⑵根據(jù)“增反減同”原則確定感應電流磁通方向。

⑶根據(jù)感應電流磁通方向，用右手螺旋定則確定感應電流方向。SN步驟：⑴確定原磁場的方向及其變化趨勢。（增或減）

⑵根據(jù)“增反減同”原則確定感應電流磁通方向。

⑶根據(jù)感應電流磁通方向，用右手螺旋定則確定感應電流方向。二、感應電流的方向1.右手螺旋定則：平伸右手，使拇指與其余四指垂直，讓掌心正對磁場N極（或說讓磁力線垂直穿過手心），以拇指的指向代表導體的運動方向，則其余四指就是感應電流的方向。2.楞次定律：閉合回路中感應電流的方向，總是使它所產(chǎn)生的磁場阻礙引起感應電流的原磁通的變化。這就是楞次定律。右手定則NS——判斷感應電流的方向運動方向感生電流方向磁力線方向右手定則NS運動方向感應電勢方向磁力線方向——判斷感應電動勢的方向1.確定原磁通的方向；2.確定原磁通的變化趨勢；3.根據(jù)楞次定律確定感生磁通的方向：原磁通增加，方向相反；原磁通減少，方向相同。4.根據(jù)安培定則判斷線圈感應電動勢或感應電流的方向。三、電磁感應定律：e=BLV定律內(nèi)容——線圈中感應電動勢的大小與線圈中磁通量的變化快慢(既變化率)和線圈匝數(shù)N的乘積成正比.e=NΔφΔt磁通的變化量磁通變化的時間線圈匝數(shù)感應電動勢例題：【例5-2】把一個條形磁鐵的N極在2.5s內(nèi)從線圈的頂部一直插到底部，穿過每匝線圈的磁通改變了7.5x10-6Wb,線圈的匝數(shù)為400匝，求線圈中感應電動勢的大小。若線圈與外電路連接成閉合回路，回路的總電阻R為50Ω,求感應電流的大小。解：由電磁感應定律可求感應電動勢為回路中的感應電流為四、自感與互感1.自感⑴自感現(xiàn)象——由于流過線圈本身的電流發(fā)生變化，而引起的電磁感應現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。⑵自感系數(shù)：衡量線圈產(chǎn)生自感磁通本領的物理量。用L表示，單位：亨利（H）常用單位：毫亨（mH）、微亨（μH）

1H=103mH=106μH

自感系數(shù)又稱電感：它的大小與線圈匝數(shù)、形狀、大小及周圍磁介質(zhì)的磁導率有關(guān)。通常：匝數(shù)越多，L越大；有鐵芯時，L大。2.互感（1）互感現(xiàn)象：由一個線圈中的電流發(fā)生變化而引起另一個線圈中產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象。互感五、電磁感應應用1.動圈式話筒：把聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕难b置，主要由線圈、磁鋼、外殼組成。2.磁帶錄音機：把聲音記錄下來以便重放的機器，主要由機內(nèi)話筒、磁帶、錄放磁帶、放大電路、揚聲器、傳動機構(gòu)等部分組成。3.汽車車速里程表功能是指示行車速度、累計行駛里程，他由車速表和里程表兩部分構(gòu)成。4.熔爐金屬在一根導體外面繞上線圈，并讓線圈通入交變電流，那么線圈就會產(chǎn)生交變磁場。導體內(nèi)部發(fā)生電磁感應而產(chǎn)生渦流現(xiàn)象。渦流可非接觸加熱金屬導體。5.變壓器⑴.變壓器是靜止的電磁器械，在電力系統(tǒng)和電子線路中應用廣泛。它利用電磁感應原理，將一種交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N或幾種頻率相同、大小不同的交流電。變壓器的主要功能有：變電壓（電力系統(tǒng)）變電流（電流互感器）變阻抗（電子線路中的阻抗匹配）變壓器的主要用途:經(jīng)濟地輸電合理地配電安全地用電例：電力工業(yè)中常采用高壓輸電低壓配電，實現(xiàn)節(jié)能并保證用電安全。具體如下：

發(fā)電廠10.5kV輸電線220kV升壓儀器36V降壓…實驗室380/220V降壓變電站

10kV降壓降壓⑵變壓器的分類按用途分電力變壓器(輸配電用)儀用變壓器

整流變壓器

按相數(shù)分三相變壓器

單相變壓器

按制造方式殼式心式變壓器符號⑶單相變壓器的基本結(jié)構(gòu)+–+–一次繞組N1單相變壓器二次繞組N2鐵心繞組：一次繞組二次繞組由高導磁硅鋼片疊成厚0.35mm或0.5mm鐵心變壓器的磁路變壓器的電路變壓器的結(jié)構(gòu)1一信號式溫度計；2一吸濕器；3一儲油柜；4一油表；5一安全氣邊；6一氣體繼電器；7一高壓套管；8一低壓套管；9一分接開關(guān)；10一油箱；11—鐵心；12—線圈；13—放油閥門三相電力變壓器⑷變壓器的工作原理單相變壓器+–+–一次繞組N1二次繞組N2鐵心

一次、二次繞組互不相連，能量的傳遞靠磁耦合。①變換交流電壓+–+–+–+–

1（匝比）K為變比結(jié)論：改變匝數(shù)比，就能改變輸出電壓。②變換交流電流+–|Z|+–+–+–(一次、二次側(cè)電流關(guān)系)結(jié)論：一次、二次側(cè)電流與匝數(shù)成反比。任務三、常見汽車電磁器件知識目標1.掌握電磁繼電器的結(jié)構(gòu)組成和工作原理；2.掌握電磁閥的結(jié)構(gòu)組成和工作原理；3.掌握點火線圈的工作原理；能力目標1.能夠分析繼電器的工作原理；2.能分析電磁閥的工作原理；3.能分析點火線圈的工作原理。一、電磁繼電器

當繼電器兩端加上一定的電壓和電流時，線圈產(chǎn)生磁場，在電磁力的作用下，斷電觸點閉合。當線圈兩端電壓或電流小于一定值時，機械反力大于電磁力，斷電觸點斷開。

按觸點工作方式的不同，可分為常開型、常閉型和混合型三類。二、電磁閥1.電磁閥的結(jié)構(gòu)：電磁閥里有密閉的腔，在不同的位置開有通孔，每個孔都通向不同的油管，腔中級是閥柱，外側(cè)有電磁線圈，當線圈通電后閥體就會被吸動，通過控制閥體的移動位置來擋住或打開相應的排油道孔，液壓油就會進入不同的油道。2.電磁閥的類型常見電磁閥主要包括三位閥和二位閥，三位閥是指閥芯有三個工作位置；二位閥是指閥芯有兩個工作位置。3.電磁閥的工作原理兩位電磁閥的工作原理：兩位電磁閥的閥芯有兩種工作狀態(tài)，一個狀態(tài)是進液口和出液口導通，另一個狀態(tài)是進、出液口關(guān)斷。電磁閥線圈通電后，形成電磁力，吸引閥芯在兩個狀態(tài)下轉(zhuǎn)換，接通或切斷液壓油路，從而控制制動力的大小。