汽車電工電子基礎(chǔ) 第2版 教案 項(xiàng)目2 電磁器件

電子講義第15頁(yè)共15頁(yè)項(xiàng)目二電磁器件任務(wù)一連接汽車閃光繼電器控制電路【任務(wù)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)：認(rèn)識(shí)閃光繼電器的類型及其作用；了解電容式閃光繼電器的工作過(guò)程。核心素養(yǎng)：養(yǎng)成規(guī)范操作的習(xí)慣，深刻理解規(guī)范不僅意味著把任務(wù)做完，更意味著將任務(wù)完成得更好。技能目標(biāo)：具有檢測(cè)雙向開(kāi)關(guān)和閃光繼電器的能力；具有連接轉(zhuǎn)向燈控制電路的能力。建議課時(shí)：4課時(shí)?！救蝿?wù)描述】汽車左右轉(zhuǎn)向燈或危險(xiǎn)警報(bào)燈是在閃光繼電器控制下按規(guī)律的節(jié)奏閃爍。如當(dāng)汽車要向右轉(zhuǎn)時(shí)，操作轉(zhuǎn)向控制開(kāi)關(guān)見(jiàn)圖2-1b，汽車的前中后三盞右轉(zhuǎn)向燈在閃光繼電器的控制下，便會(huì)閃爍，提示汽車要向右轉(zhuǎn)；當(dāng)汽車處在緊急狀態(tài)下可打開(kāi)危險(xiǎn)警報(bào)燈見(jiàn)圖2-1c，此時(shí)左右6盞轉(zhuǎn)向燈同時(shí)閃爍，以警示過(guò)往車輛和行人?！救蝿?wù)實(shí)施】連接汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路實(shí)物圖。一、器材連接汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路所需器材見(jiàn)表2-1。表2-1連接汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路所需器材序號(hào)名稱實(shí)物圖序號(hào)名稱實(shí)物圖1導(dǎo)線2開(kāi)關(guān)3斜口鉗4熔絲5剝線鉗6燈泡7蓄電池8數(shù)字萬(wàn)用表9電容式閃光繼電器10雙向開(kāi)關(guān)二、用數(shù)字萬(wàn)用表檢查雙向開(kāi)關(guān)用數(shù)字萬(wàn)用表檢查雙向開(kāi)關(guān)的方法見(jiàn)表2-2。表2-2數(shù)字萬(wàn)用檢查雙向開(kāi)關(guān)的方法檢測(cè)元件檢 測(cè)檢測(cè)示意圖讀數(shù)元件好壞雙向開(kāi)關(guān)將開(kāi)關(guān)置于中間位置，萬(wàn)用表檢測(cè)開(kāi)關(guān)兩端電阻為無(wú)窮大將開(kāi)關(guān)置于左邊位置，萬(wàn)用表檢測(cè)左邊電阻很小，右邊電阻無(wú)窮大將開(kāi)關(guān)置于右邊位置，萬(wàn)用表檢測(cè)右邊電阻很小，左邊電阻無(wú)窮大三、汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路連接步驟汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路連接步驟見(jiàn)表2-3。表2-3汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路連接步驟步 驟 實(shí)施項(xiàng)目 實(shí)施示意圖123456步 驟 實(shí)施項(xiàng)目 實(shí)施示意圖78將雙向開(kāi)關(guān)打到左邊，接通左轉(zhuǎn)向燈，觀察左邊燈泡閃爍情況9將雙向開(kāi)關(guān)打到右邊，接通右轉(zhuǎn)向燈，觀察右邊燈泡閃爍情況10實(shí)訓(xùn)完畢，關(guān)斷電源，按要求斷開(kāi)連接導(dǎo)線，收好器件和儀表【檢測(cè)評(píng)價(jià)】檢測(cè)評(píng)價(jià)如表2-4所示表2-4檢測(cè)評(píng)價(jià)序號(hào) 實(shí)操活動(dòng) 步 驟 評(píng)分細(xì)則 分值 得分1準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備汽車轉(zhuǎn)向燈控制電路所需器材正確、充分準(zhǔn)備電路，連接相關(guān)器材15檢測(cè)雙向開(kāi)關(guān)正確檢測(cè)雙向開(kāi)關(guān)，動(dòng)作規(guī)范合理2熔絲連接正確連接熔絲動(dòng)作規(guī)范合理，無(wú)操作失誤103雙向開(kāi)關(guān)連接正確連接雙向開(kāi)關(guān)動(dòng)作規(guī)范合理，開(kāi)關(guān)接腳連接正確154閃光繼電器連接線路正確連接閃光繼電器線路動(dòng)作規(guī)范合理，正確連接閃光繼電器三個(gè)接腳，無(wú)操作失誤15序號(hào)實(shí)操活動(dòng)步驟評(píng)分細(xì)則分值得分5左右燈泡并聯(lián)連接連接左燈泡連接右燈泡動(dòng)作規(guī)范合理，正確連接左右燈泡，無(wú)操作失誤206營(yíng)養(yǎng)提升小組團(tuán)隊(duì)協(xié)作具有規(guī)范意識(shí)，團(tuán)隊(duì)共同規(guī)范完成閃光繼電器控制電路的連接安全文明生產(chǎn)5安全文明生產(chǎn)按指導(dǎo)教師要求操作，操作完畢，把器材斷開(kāi)并歸位，并進(jìn)行工位清潔和整理，節(jié)約材料107時(shí)間操作時(shí)間為40min每超過(guò)1min扣1分10合計(jì)100【知識(shí)鏈接】汽車上所用的閃光繼電器又稱為閃光器，按其結(jié)構(gòu)不同，可分為阻絲式、電容式和電子式三種。其中阻絲式又可分為熱絲式（電熱式）和翼片式（彈跳式），而電子式又可分為混合式（帶觸點(diǎn)的繼電器與電子元件）和全電子式（無(wú)繼電器）。一、電容式閃光器本任務(wù)以電容式閃光器為例作介紹，其結(jié)構(gòu)和控制圖如圖2-2所示。圖2-1a中的轉(zhuǎn)向燈之所以能夠在電路接通后，發(fā)出有規(guī)律地閃爍現(xiàn)象，原因在于電路中設(shè)置了閃光器。這種器件工作的機(jī)理是：通過(guò)控制流入閃光器內(nèi)部線圈的電流，來(lái)改變閃光器鐵心產(chǎn)生的電磁力，進(jìn)而控制閃光器內(nèi)部開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)，達(dá)到控制閃光燈的亮滅狀態(tài)。圖2-2電容式閃光器結(jié)構(gòu)和控制圖電子式閃光器電容式閃光器有個(gè)缺點(diǎn)就是燈光變化的頻率有所遲緩,所以不如電子式閃光繼電器用得多，電子式的繼電器工作更加可靠,使用時(shí)間長(zhǎng)久。該類型的繼電器結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，該閃光器的三個(gè)管腳:B、L和E,其中B是12V的電源，L是閃光器的控制端，E是搭鐵端。閃光繼電器的內(nèi)部是集成電路和晶體管，通過(guò)輸出高電平的控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向燈控制。圖2-3 電子式閃光器實(shí)物圖與結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-4所示是轉(zhuǎn)向燈電路圖，如果要實(shí)現(xiàn)向左的轉(zhuǎn)向，先是電流從蓄電池的正極出發(fā),通過(guò)保險(xiǎn)絲和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，這個(gè)保險(xiǎn)絲我們一般稱為主保險(xiǎn)絲。然后在通過(guò)一個(gè)保險(xiǎn)絲到閃光繼電器的B端，閃光繼電器是電子式的,其實(shí)就是三極管的控制原理，在繼電器內(nèi)，先是B和E端形成回路，當(dāng)我們把開(kāi)關(guān)打到向左的位置，那么內(nèi)部的L電路就會(huì)打開(kāi),電流就從L端流出然后通過(guò)左邊的每一個(gè)轉(zhuǎn)向燈內(nèi)，再通過(guò)車身上的金屬外殼搭鐵回到蓄電池的負(fù)極,那么就形成了整個(gè)左轉(zhuǎn)向燈的控制了。圖圖2-4轉(zhuǎn)向燈電路圖項(xiàng)目二電磁器件任務(wù)二認(rèn)識(shí)與測(cè)量電感線圈【任務(wù)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)：辨析電感線圈的形狀與符號(hào)；了解電感線圈的電特性、主要性能指標(biāo)及其分類。核心素養(yǎng)：掌握耗材的選擇技巧，養(yǎng)成勤儉節(jié)約的傳統(tǒng)美德。技能目標(biāo)：具有檢測(cè)電感線圈的能力。建議課時(shí)：4課時(shí)。【任務(wù)描述】任務(wù)一中，圖2-2所示的電容式閃光器內(nèi)部的磁器件是由線圈繞在鐵心上制作而成的。在日常實(shí)際生產(chǎn)生活中，電感線圈的用途很廣，如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、電抗器和繼電器的繞組就是由各種各樣的線圈來(lái)制作的?！救蝿?wù)實(shí)施】制作并檢測(cè)線圈。一、器材制作并檢測(cè)線圈所需器材如表2-5所示。表2-5制作并檢測(cè)線圈所需器材序號(hào)名稱實(shí)物圖序號(hào)名稱實(shí)物圖1漆包線2鉛筆2斜口鉗4數(shù)字萬(wàn)用表二、制作及檢測(cè)線圈步驟制作及檢測(cè)線圈步驟見(jiàn)表2-6。表2-6制作及檢測(cè)線圈步驟步 驟實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施示意圖1從漆包線上取出一段漆包線步驟實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施示意圖2邊取邊將漆包線均勻地纏繞到鉛筆上，漆包線起點(diǎn)、終點(diǎn)頭都要露在外頭3將萬(wàn)用表紅、黑表筆連接至線圈兩端，測(cè)量電阻值，并記錄【檢測(cè)評(píng)價(jià)】檢測(cè)評(píng)價(jià)見(jiàn)表2-7。表2-7檢測(cè)評(píng)價(jià)序號(hào)實(shí)操活動(dòng)步驟評(píng)分細(xì)則分值得分1準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備制作線圈所需器材正確充分準(zhǔn)備相關(guān)器材152漆包線纏繞正確纏繞漆包線動(dòng)作規(guī)范合理，纏繞均勻漆包線起點(diǎn)頭不能包在線圈里面，在鉛筆兩端有預(yù)留203線圈制作正確制作線圈動(dòng)作規(guī)范合理，線圈厚度均勻線圈整體美觀204線圈測(cè)量正確測(cè)量線圈動(dòng)作規(guī)范合理，測(cè)量步驟正確205素養(yǎng)提升勤儉節(jié)約意識(shí)包線選擇不宜過(guò)長(zhǎng)，耗材選擇不宜過(guò)量，具有勤儉節(jié)約的工作意識(shí)和行為習(xí)慣5安全文明生產(chǎn)按指導(dǎo)教師要求操作，操作完畢，把器材斷開(kāi)并歸位，進(jìn)行工位清潔和整理，節(jié)約材料106時(shí)間操作時(shí)間為20min每超過(guò)1min扣1分10合計(jì)100說(shuō)明：每項(xiàng)分都是扣完為止【知識(shí)鏈接】一、電感線圈形狀與符號(hào)由表2-6給出的線圈制作過(guò)程可知，電感線圈就是由外帶絕緣的導(dǎo)線（俗稱漆包線）一圈靠一圈地繞在絕緣管上。絕緣管可以是空心的，也可以包含鐵心或磁粉芯，其常見(jiàn)形狀如圖2-5所示。電感線圈的符號(hào)如圖2-6所示。圖2-5缺心形狀一般電感帶磁心電感帶鐵心電感空心變壓器鐵心變壓器圖2-6電感線圈符號(hào)二、電感線圈的電特性電感線圈的電特性：通低頻，阻高頻。高頻信號(hào)通過(guò)線圈時(shí)會(huì)遇到很大的阻力，很難通過(guò)；而對(duì)低頻信號(hào)通過(guò)它時(shí)所呈現(xiàn)的阻力則比較小，即低頻信號(hào)可以較容易的通過(guò)它。線圈對(duì)直流電的電阻幾乎為零。根據(jù)這一特性，電感線圈被廣泛用到濾波、振蕩和陷波等電路上。三、電感線圈主要性能指標(biāo)1.電感量電感量表示線圈本身固有特性，與電流大小無(wú)關(guān)。線圈的電感用L表示，常用的單位有亨利(H)、毫亨利(mH)、微亨利(μH)，1H=103mH=106μH。電感線圈的電感量常見(jiàn)的有四種標(biāo)示法：（1）直標(biāo)法它是在電感線圈的外殼上直接用數(shù)字和文字標(biāo)出電感線圈的電感量，后綴字母代表誤差等級(jí)：J（5%）、K（10%）、M（20%），例如：470mHK表示標(biāo)稱電感量為470mH，允許偏差為±10%。（2）文字符號(hào)法它是將電感器的標(biāo)稱值和允許偏差值用數(shù)字和文字符號(hào)按一定規(guī)律組合標(biāo)示在電感體上。采用這種標(biāo)示方法的通常是小功率電感器，其單位通常是nH或pH，用N或R代表小數(shù)點(diǎn)。例如2N9表示電感量為2.9nH，4R7則代表電感量為4.7mH。47N表示電感量為47nH。（3）數(shù)碼表示法它是用三位數(shù)字來(lái)表示電感量。從左至右的第一、二位為有效數(shù)字，第三位表示有效數(shù)字后0的個(gè)數(shù)（單位為mH）。如圖2-7所示的，151表示15*101mH，470表示47mH。（4）色標(biāo)法即用色環(huán)表示電感量，單位為μH，第一二位表示有效數(shù)字，第三位表示倍率，第四位為誤差。這種標(biāo)示法與色環(huán)電阻類似。如圖2-8所示。圖2-7數(shù)碼標(biāo)示電感器圖2-8色環(huán)電感器2.感抗電感線圈對(duì)交流電流阻礙作用的大小稱感抗XL，單位是歐姆,符號(hào)Ω。它與電感量L和交流電頻率f的關(guān)系為XL=2πfL3.品質(zhì)因數(shù)品質(zhì)因數(shù)Q是表示線圈質(zhì)量的一個(gè)物理量，Q為感抗XL與其等效的電阻的比值，即：Q=XL/R。線圈的Q值越高，回路的損耗越小。線圈的Q值與導(dǎo)線的直流電阻，骨架的介質(zhì)損耗，屏蔽罩或鐵心引起的損耗，高頻趨膚效應(yīng)的影響等因素有關(guān)。線圈的Q值通常為幾十到幾百。4.分布電容任何電感線圈，其匝與匝之間、層與層之間，線圈與參考地之間，線圈與磁屏蔽罩間等都存在一定的電容，這些電容稱為電感線圈的分布電容。若將這些分布電容綜合在一起，就成為一個(gè)與電感線圈并聯(lián)的等效電容C。分布電容的存在使線圈的Q值減小，穩(wěn)定性變差，因而線圈的分布電容越小越好。四、電感線圈的分類常用的電感線圈的分類大致有以下幾種：（1）按電感形式分類可分為固定電感、可變電感。（2）按導(dǎo)磁體性質(zhì)分類可分為空心線圈、鐵氧體線圈、鐵心線圈、銅心線圈。（3）按工作性質(zhì)分類可分為天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉(zhuǎn)線圈。（4）按繞線結(jié)構(gòu)分類可分為單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈、密繞式線圈、間繞式線圈、脫胎式線圈、亂繞式線圈。（5）按工作頻率分類可分為高頻線圈、低頻線圈常見(jiàn)類型如圖2-9所示。圖2-9電感線圈類型五、電感線圈的檢測(cè)在日常的使用中，電感線圈的檢測(cè)一般是利用萬(wàn)用表電阻檔來(lái)測(cè)量線圈的直流電阻，再與原確定的阻值或標(biāo)稱阻值相比較，如果所測(cè)阻值比原確定阻值或標(biāo)稱阻值增大許多，甚至萬(wàn)用表上顯示的數(shù)值為1（即阻值趨向無(wú)窮大）可判斷線圈斷線；若所測(cè)阻值比原確定阻值或標(biāo)稱阻值小很多，則判定線圈間存在短路，不能用。如果檢測(cè)電阻與原確定的或標(biāo)稱阻值相差不大，可判定此線圈是好的。項(xiàng)目二電磁器件任務(wù)三認(rèn)識(shí)與檢測(cè)電容器【任務(wù)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)：理解電容器的定義；辨析電容器的特性、型號(hào)命名及其分類；/并聯(lián)的特點(diǎn)。核心素養(yǎng)：小組分工明確，合作有序，養(yǎng)成團(tuán)隊(duì)合作精神、節(jié)約意識(shí)和整齊有序的審美觀。技能目標(biāo)：探究電容器的串/聯(lián)連接和檢測(cè)方法；掌握固定電容器的檢測(cè)方法。建議課時(shí)：4課時(shí)?！救蝿?wù)描述】電容器容納電荷的本領(lǐng)稱為電容，用字母C表示。電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于電路中的隔直通交、耦合、旁路、濾波、調(diào)諧回路、能量轉(zhuǎn)換、控制等方面。任何兩個(gè)彼此絕緣且相隔很近的導(dǎo)體（包括導(dǎo)線）間都構(gòu)成一個(gè)電容器?！救蝿?wù)實(shí)施】電容器串/并聯(lián)連接。一、器材電容器串/并聯(lián)連接線路所需器材如表2-8所示。表2-8電容器串/并聯(lián)連接線路所需器材序號(hào) 名 稱 實(shí)物圖序號(hào) 名 稱 實(shí)物圖1導(dǎo)線2100pF電容器2斜口鉗和剝線鉗547F電容器3數(shù)字萬(wàn)用表6330F電容器二、用數(shù)字萬(wàn)用表檢查電容器用數(shù)字萬(wàn)用表檢查電容器方法見(jiàn)表2-9。表2-9數(shù)字萬(wàn)用表檢查電容器的方法序號(hào)檢測(cè)元件檢測(cè)示意圖讀數(shù)元件好壞1測(cè)量1000pF以下的固定電容器：用萬(wàn)用表R×200M檔位，用兩表筆分別任意接電容器的兩個(gè)引腳21000pF~200F的固定電容器：把數(shù)字萬(wàn)用表檔位置于電容檔的相應(yīng)量程，把待測(cè)電容器的兩個(gè)引腳插入CX端子，觀察萬(wàn)用表顯示屏顯示的數(shù)值3檢測(cè)200F以上的電解電容器：用數(shù)字萬(wàn)用表的R×200k檔以上檔位直接測(cè)試電容器有無(wú)充電過(guò)程以及有無(wú)內(nèi)部短路或漏電三、電容器串/并聯(lián)連接步驟電容器串/并聯(lián)連接步驟如表2-10所示。表2-10電容器串/并聯(lián)連接步驟步 驟 實(shí)施項(xiàng)目 實(shí)施示意圖123步 驟 實(shí)施項(xiàng)目 實(shí)施示意圖456【檢測(cè)評(píng)價(jià)】檢測(cè)評(píng)價(jià)見(jiàn)表2-11。表2-11檢測(cè)評(píng)價(jià)序號(hào)實(shí)操活動(dòng) 步 驟評(píng)分細(xì)則分值得分1準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備電容器串/接電路所需器材并聯(lián)連正確、充分準(zhǔn)備相關(guān)器材152檢查元件用數(shù)字萬(wàn)用表檢查元件動(dòng)作規(guī)范合理正確選擇不同電容容量的檢測(cè)檔位正確使用數(shù)字萬(wàn)用表檢查元件203電容器C1、C2、C3串聯(lián)連接及測(cè)量串聯(lián)電容器測(cè)量電容器動(dòng)作規(guī)范合理204電容器C1、C2、C3并聯(lián)連接及測(cè)量并聯(lián)電容器測(cè)量電容器動(dòng)作規(guī)范合理205素養(yǎng)提升工整美觀/并聯(lián)連接工整規(guī)范，線路有序美觀5安全文明生產(chǎn)按指導(dǎo)教師要求操作，操作完畢，把器材斷開(kāi)并歸位，并進(jìn)行工位清潔和整理，節(jié)約材料106時(shí)間操作時(shí)間為30min每超過(guò)1min扣1分10合計(jì)100說(shuō)明：每項(xiàng)分都是扣完為止【知識(shí)鏈接】一、電容器結(jié)構(gòu)與符號(hào)任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體，就可以組成一個(gè)電容器。這兩個(gè)導(dǎo)體稱為電容器的兩個(gè)極板，中間的絕緣材料稱為電容器的介質(zhì)。結(jié)構(gòu)和符號(hào)如圖2-10所示。在實(shí)際制作中，為了增大極板間的正對(duì)面積，通常采用圓柱形狀制作電容器，其結(jié)構(gòu)和實(shí)物圖如圖2-11所示。常見(jiàn)電容器的符號(hào)如圖2-12所示（有極性電容器有4種）。圖2-10電容器結(jié)構(gòu)a）b）圖2-11圓柱形電容器a）圓柱形電容器結(jié)構(gòu)b）實(shí)物圖電容器（無(wú)極性）有極性電容器可變電容器圖2-12常見(jiàn)電容器符號(hào)電容是用來(lái)反映電容器儲(chǔ)存電荷的能力，它等于電容器儲(chǔ)存電荷量Q與電容器兩端所加電壓U的比值。即C=Q/U電容的單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，用F表示，常用的還有微法（uF）和皮法（pF）。1F=106uF=1012pF對(duì)同一個(gè)電容器來(lái)說(shuō)，Q/U的比值是個(gè)常數(shù)。即電容器兩端所加的電壓越大，電容器儲(chǔ)存的電荷量就越多，但所加電壓不能超過(guò)電容器上所標(biāo)的額定電壓。不同的電容器，Q/U的數(shù)值不同。想一想：有人根據(jù)C=Q/U，認(rèn)為電容器兩端所加的電壓U越大，電容C就越小，對(duì)嗎？為什么？想一想：有人根據(jù)C=Q/U，認(rèn)為電容器兩端所加的電壓U越大，電容C就越小，對(duì)嗎？為什么？平行板電容器電容。平行板電容器電容只與電容器的極板正對(duì)面積S、極板間距離d以及極板間電介質(zhì)的介電常數(shù)ε有關(guān)，而與外加電壓的大小等外部條件無(wú)關(guān)。即C=εS/d式中S、d、ε的單位分別是m2、m、F/m真空中的介電常數(shù)ε0約等于8.86*10-12F/m，某種介質(zhì)的介電常數(shù)ε與ε0之比，稱為介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，用εr表示，氣體的相對(duì)介電常數(shù)約為1。二、電容器的特性1.隔直流電通交流電利用EWB仿真軟件測(cè)試電容的隔直流通交流特性如圖2-13所示，圖a為電路施加12V直流電時(shí)，模擬萬(wàn)用表上的測(cè)量電壓為0V，圖b為電路施加12V/50Hz交流電時(shí)，模擬萬(wàn)用表上的測(cè)量電壓為10.16V，測(cè)試結(jié)果表明電容具有阻止直流電流通過(guò)，允許交流電流通過(guò)的能力。利用這個(gè)特性，可以把電容用在濾波、信號(hào)耦合等場(chǎng)合。a）b）圖2-13利用EWB仿真軟件對(duì)電容隔直流通交流電的測(cè)試a）電路施加直流電b）電路施加交流電2.充放電在在充電和放電過(guò)程中，兩極板上的電荷有積累過(guò)程，即電壓有建立過(guò)程。因此，在充放電過(guò)程中電容器上的電壓不能突變。（1）電容器的充電：兩極板分別帶等量異種電荷，每個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值叫做電容器的帶電量（2）電容器的放電：電容器兩極正負(fù)電荷通過(guò)連接兩極之間的導(dǎo)線或?qū)Ь€與器件中和。在放電過(guò)程中導(dǎo)線上有短暫的電流產(chǎn)生。3.容抗電容器對(duì)交流電流阻礙作用的大小稱容抗Xc，單位是歐姆,符號(hào)Ω。它與電容C和交流電頻率f的關(guān)系為Xc=1/2πfC三、電容器型號(hào)命名國(guó)產(chǎn)電容器的型號(hào)一般由四部分組成（不適用于壓敏、可變、真空電容器）。依次分別代表名稱、材料、分類和序號(hào)。第一部分：名稱，用字母表示，電容器用C。第二部分：材料，用字母表示。如：A-鉭電解、B-聚苯乙烯等非極性薄膜、C-高頻陶瓷、D-鋁電解、E-其他材料電解、G-合金電解、H-復(fù)合介質(zhì)、I-玻璃釉、J-金屬化紙、L-滌綸等極性有機(jī)薄膜、N-鈮電解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低頻陶瓷、V-云母紙、Y-云母、Z-紙介第三部分：分類，一般用數(shù)字表示，個(gè)別用字母表示。第四部分：序號(hào)，用數(shù)字表示。四、電容器分類（1）按結(jié)構(gòu)分類可分為固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器。（2）按電解質(zhì)分類可分為有機(jī)介質(zhì)電容器、無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器、電解電容器、電熱電容器和空氣介質(zhì)電容器等。（3）按用途分有可分為高頻旁路、低頻旁路、濾波、調(diào)諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。（4）按制造材料的不同可以分為可分為瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容，還有先進(jìn)的聚丙烯電容等等。五、固定電容器的檢測(cè)方法1）檢測(cè)1000pF以下的小電容器。測(cè)量示意圖見(jiàn)表2-9序號(hào)1，選用萬(wàn)用表R×200k及以上檔位，用兩表筆分別任意接電容器的兩個(gè)引腳，所測(cè)的阻值應(yīng)為無(wú)窮大。若測(cè)出固定阻值或阻值為零，則說(shuō)明電容器漏電損壞或內(nèi)部擊穿。2）檢測(cè)1000pF～200μF固定電容器，其測(cè)量示意圖見(jiàn)表2-9序號(hào)2所示。把數(shù)字萬(wàn)用表檔位至于測(cè)電容檔，把待測(cè)電容器的兩個(gè)引腳插入CX端子，觀察萬(wàn)用表顯示屏顯示的數(shù)值。如果顯示的測(cè)量值與電容器的標(biāo)稱值相近，表示電容器完好；反之，表示電容器損壞。3）對(duì)于200μF以上的電解電容器，測(cè)量示意圖見(jiàn)表2-9步序號(hào)3，可用數(shù)字萬(wàn)用表的R×200k或以上檔位直接測(cè)試電容器有無(wú)充電過(guò)程以及有無(wú)內(nèi)部短路或漏電。如果電容器完好，則萬(wàn)用表上的數(shù)字會(huì)不斷變化，直至萬(wàn)用表顯示1；如果電容器有漏電，則萬(wàn)用表上的顯示數(shù)字不會(huì)是1，而是某一個(gè)數(shù)字；如果電容器擊穿短路，則萬(wàn)用表顯示的數(shù)字約為0；如果萬(wàn)用表的數(shù)字不會(huì)變化，一直為1，則表示電容器內(nèi)部開(kāi)路。六、電容器的串、并聯(lián)在日常使用中，有時(shí)為了滿足電路對(duì)電容器容量或耐壓的需求，需要對(duì)手頭擁有的電容器做適當(dāng)?shù)倪B接變化，電容器的連接分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種。1.電容器的串聯(lián)電容器的串聯(lián)電路如圖2-14所示。它是兩個(gè)以上的電容按照兩兩之間的引腳相互串接起來(lái)的一種連接方式，類似于電阻的串聯(lián)。CC1C2C3圖2-14電容器串聯(lián)電容器串聯(lián)后具備以下特點(diǎn)：1）電容器串聯(lián)后，每個(gè)電容器上所充的電荷量Q相同，即Q1=Q2=…Qn=Q2）電容器串聯(lián)后，加在電路兩端的電壓U等于各電容器上的電壓之和。即U=U1+U2+…+Un3）串聯(lián)后的電容器總電容C的倒數(shù)等于各電容器的電容倒數(shù)之和。即1/C=1/C1+1/C2+1/C3+…+1/Cn，即電容器串聯(lián)后，總電容減少。對(duì)于圖2-13，如果C1=C2=C3=1500uF，則串聯(lián)后總電容C=500uF。其等效變換如圖2-14所示。CC1C2C3CC圖2-15串聯(lián)電路等效變換圖4）電容器串聯(lián)后，電容大的電容器上所分配的電壓小，電容小的電容器分配的電壓大。即各電容器上分配的電壓和它的容量成反比。例2-1：C1、C2兩個(gè)電容器串聯(lián)后，接上60V的電壓，其中C1=3uF，C2=6uF，計(jì)算兩個(gè)電容器所承受的電壓各是多少？解：依據(jù)總電容C的倒數(shù)等于C1的倒數(shù)與C2的倒數(shù)之和，即1/C=1/C1+1/C2得C=C1C2/（C1+C2）=3*6/（3+6）=2(uF).各電容器上所充的電荷量Q相等，即Q=CU=2*60=120（uFV）U1=Q/C1=120/3=40（V）U2=Q/C2=120/6=20（V）注意：當(dāng)n個(gè)電容器串聯(lián)后，串聯(lián)電容器組的總耐壓值為單個(gè)電容器耐壓值的n倍。故當(dāng)容量和耐壓值都不同的電容器串聯(lián)時(shí)，必須使任何一個(gè)電容器上所分的電壓不超過(guò)其規(guī)定耐壓，否則，會(huì)造成電容器因耐壓不足而被擊穿爆炸現(xiàn)象。注意：當(dāng)n個(gè)電容器串聯(lián)后，串聯(lián)電容器組的總耐壓值為單個(gè)電容器耐壓值的n倍。故當(dāng)容量和耐壓值都不同的電容器串聯(lián)時(shí)，必須使任何一個(gè)電容器上所分的電壓不超過(guò)其規(guī)定耐壓，否則，會(huì)造成電容器因耐壓不足而被擊穿爆炸現(xiàn)象。2.電容器的并聯(lián)電容器的并聯(lián)電路如圖2-16所示。它是兩個(gè)以上的電容按照兩兩之間的引腳相互并接起來(lái)的一種連接方式，類似于電阻的并聯(lián)。CC1C2C31000p2200p4700p圖2-16電容器并聯(lián)電容器并聯(lián)后具備以下特點(diǎn)：1）電容器并聯(lián)后，加在每個(gè)電容器上的電壓U相同，即U1=U2=…Un=U2）電容器并聯(lián)后，電容器儲(chǔ)存的總電荷量Q等于每個(gè)電容器上所儲(chǔ)存的電荷量之和。即Q=Q1+Q2+…+Qn3）并聯(lián)后的電容器總電容C等于各電容器的電容之和。即C=C1+C2+…+Cn，即電容器并聯(lián)后，總電容增大。對(duì)于圖2-16，如果C1=1000p，C2=2200p，C3=4700p，則并聯(lián)后總電容C=7900p。其等效變換如圖2-17所示。圖2-17并聯(lián)電路等效變換圖注意：電容器并聯(lián)使用時(shí)，必須使所加的電壓不能大于任何一個(gè)電容器上的規(guī)定耐壓，否則，會(huì)造成電容器因耐壓不足而被擊穿爆炸現(xiàn)象。注意：電容器并聯(lián)使用時(shí)，必須使所加的電壓不能大于任何一個(gè)電容器上的規(guī)定耐壓，否則，會(huì)造成電容器因耐壓不足而被擊穿爆炸現(xiàn)象。項(xiàng)目二電磁器件任務(wù)四認(rèn)識(shí)與運(yùn)用磁場(chǎng)【任務(wù)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)：及相關(guān)物理量；作用；掌握通電線圈在繼電器中的應(yīng)用。核心素養(yǎng)：逐漸養(yǎng)成探索工程領(lǐng)域復(fù)雜實(shí)驗(yàn)和工程問(wèn)題的精神，善于觀察和總結(jié)分析問(wèn)題。技能目標(biāo)：探究用鐵屑及條形磁鐵模擬磁場(chǎng)分布實(shí)驗(yàn)；探究通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線；探究通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線；探究通電線圈磁場(chǎng)強(qiáng)弱與流過(guò)電流大小和線圈匝數(shù)的關(guān)系。建議課時(shí)：6課時(shí)?！救蝿?wù)描述】汽車上的電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)的工作都與磁場(chǎng)密切相關(guān)。磁場(chǎng)是一種看不見(jiàn)、摸不著的特殊物質(zhì)，雖然它不是由原子或分子組成的，但卻是客觀存在的。本任務(wù)借助相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)介紹磁場(chǎng)產(chǎn)生過(guò)程和相關(guān)概念?！救蝿?wù)實(shí)施】磁場(chǎng)認(rèn)知。一、器材磁場(chǎng)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)所需器材見(jiàn)表2-12。表2-12磁場(chǎng)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)所需器材序號(hào) 名 稱 實(shí)物圖序號(hào) 名 稱 實(shí)物圖1磁鐵6直導(dǎo)線2蓄電池7通孔平板及線圈3開(kāi)關(guān)8滑動(dòng)變阻器4限流電阻9自攻長(zhǎng)鐵螺釘和大頭針5小磁針10漆包線二、用鐵屑及條形磁鐵模擬磁場(chǎng)分布實(shí)驗(yàn)用鐵屑及條形磁鐵模擬磁場(chǎng)分布實(shí)驗(yàn)的步驟見(jiàn)表2-13。表2-13用鐵屑及條形磁鐵模擬磁場(chǎng)分布實(shí)驗(yàn)步驟步 驟 實(shí)施項(xiàng)目 實(shí)施示意圖1將條形磁鐵放置在一塊平板玻璃上2往放置條形磁鐵的玻璃上撒鐵屑粉，觀察鐵屑粉的分布情況3在條形磁鐵的周邊放置小磁針，觀察小磁針偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象三、通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線實(shí)驗(yàn)步驟見(jiàn)表2-14。表2-14通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線實(shí)驗(yàn)步驟步 驟實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施示意圖1仿照項(xiàng)目一串并聯(lián)電路的連接方法，用導(dǎo)線串聯(lián)連接蓄電池、開(kāi)關(guān)、電阻。小磁針?lè)旁谥睂?dǎo)線旁邊該實(shí)驗(yàn)在無(wú)風(fēng)無(wú)干擾環(huán)境中進(jìn)行，右圖為直導(dǎo)線未通電時(shí)的情況2直導(dǎo)線通電時(shí)，觀察小磁針的偏擺步 驟實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施示意圖3改變直導(dǎo)線通電電流方向，觀察小磁針的偏擺四、通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線實(shí)驗(yàn)如表2-15所示。表2-15通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線實(shí)驗(yàn)步驟步 驟實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施示意圖1右圖是在通孔平板上用導(dǎo)線連接蓄電池與線圈，線圈周圍放置鐵屑和小磁針，線圈未通電2線圈通電時(shí)，觀察鐵屑和小磁針的分布情況3線圈電流方向改變時(shí)，觀察鐵屑和小磁針的分布情況4根據(jù)右手螺旋定則判別磁感線方向五、通電線圈磁場(chǎng)強(qiáng)弱與流過(guò)電流大小和線圈匝數(shù)關(guān)系通電線圈磁場(chǎng)強(qiáng)弱與流過(guò)電流大小和線圈匝數(shù)實(shí)驗(yàn)步驟見(jiàn)表2-16。表2-16通電線圈磁場(chǎng)強(qiáng)弱與流過(guò)電流大小和線圈匝數(shù)實(shí)驗(yàn)步驟步 驟實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施示意圖1在自攻長(zhǎng)鐵螺釘上纏繞導(dǎo)線，形成通電線圈，連接蓄電池、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器和線圈，開(kāi)關(guān)閉合后用自攻長(zhǎng)鐵螺釘去吸附大頭針，右圖為滑動(dòng)變阻器位于中間位置時(shí)，觀察吸附大頭針的數(shù)量2改變流入線圈的電流大小，觀察到的現(xiàn)象3改變線圈匝數(shù)觀察到的現(xiàn)象【檢測(cè)評(píng)價(jià)】檢測(cè)評(píng)價(jià)見(jiàn)表2-17。表2-17檢測(cè)評(píng)價(jià)序號(hào)實(shí)操活動(dòng)步驟評(píng)分細(xì)則分值得分序號(hào)實(shí)操活動(dòng)步驟評(píng)分細(xì)則分值得分1準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需器材正確、充分準(zhǔn)備相關(guān)器材102用鐵屑及條形磁鐵模擬磁場(chǎng)分布觀察鐵屑及條形磁鐵模擬磁場(chǎng)分布的情況動(dòng)作規(guī)范合理鐵屑分布均勻103通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線觀察通電直導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線動(dòng)作規(guī)范合理導(dǎo)線連接正確154通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線觀察通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線動(dòng)作規(guī)范合理正確改變正負(fù)極小磁針不受干擾205通電線圈磁場(chǎng)強(qiáng)弱與流過(guò)電流大小和線圈匝數(shù)的關(guān)系驗(yàn)證通電線圈磁場(chǎng)強(qiáng)弱與流過(guò)電流大小和線圈匝數(shù)的關(guān)系動(dòng)作規(guī)范合理電路連接正確正確改變正負(fù)極大頭針能被吸附206素養(yǎng)提升探索精神具有探索工程領(lǐng)域復(fù)雜實(shí)驗(yàn)和工程問(wèn)題的精神，善于觀察和總結(jié)分析問(wèn)題10安全文明生產(chǎn)按指導(dǎo)教師要求操作，操作完畢，把器材斷開(kāi)并歸位，并進(jìn)行工位清潔和整理，節(jié)約材料107時(shí)間操作時(shí)間為40min每超過(guò)1min扣1分10合計(jì)100【知識(shí)鏈接】一、磁體及性質(zhì)觀察表2-13步驟2的現(xiàn)象，我們把金屬條吸引鐵、鎳、鈷等金屬的性質(zhì)就稱為磁性。具有磁性的物體叫磁體。常見(jiàn)的磁體有條形、馬蹄形、圓形等，其實(shí)物如圖2-18所示。磁體上磁性最強(qiáng)的部位叫磁極。任何磁體都有兩個(gè)磁極，而且無(wú)論怎樣把磁體分割，磁體總保持兩個(gè)磁極，通常以S表示磁體的南極，以N表示磁體的北極。磁極間的相互作用力叫磁力，磁極間相互作用的規(guī)律是：同性相斥，異性相吸，如圖2-19所示。原來(lái)沒(méi)有磁性的鐵磁物質(zhì)，放在磁鐵旁邊會(huì)獲得磁性，這一現(xiàn)象叫磁化。被磁化的鐵磁物質(zhì)遠(yuǎn)離磁鐵后仍保留一定的磁性，叫剩磁。圖2-18常見(jiàn)磁體形狀圖2-19磁體間相互作用示意圖只有鐵磁性物質(zhì)才能被磁化，而非鐵磁性物質(zhì)是不能被磁化的。這是因?yàn)殍F磁物質(zhì)可以看作是由許多被稱為磁疇的小磁體所組成。在無(wú)外磁場(chǎng)作用時(shí)，磁疇排列雜亂無(wú)章，磁性互相抵消，對(duì)外不顯磁性；但在外磁場(chǎng)作用下，磁疇就會(huì)沿著外磁場(chǎng)方向變成整齊有序的排列，所以整體也就具有了磁性。對(duì)鐵磁材料，可以分為以下幾類：（1）硬磁材料特點(diǎn)：不易磁化，不易退磁；典型材料及用途：碳鋼、鈷鋼等，適合制作永久磁鐵，揚(yáng)聲器的磁鋼。（2）軟磁材料特點(diǎn)：容易磁化，容易退磁；典型材料及用途：硅鋼、鑄鋼、鐵鎳合金等，適合制作電機(jī)、變壓器、繼電器等設(shè)備中的鐵心。（3）矩磁材料特點(diǎn)：很易磁化，很難退磁；典型材料及用途：錳鎂鐵氧體、鋰錳鐵氧體等，適合制作磁帶、計(jì)算機(jī)的磁盤。二、磁場(chǎng)及磁感線通過(guò)表2-13實(shí)驗(yàn)可知，條形磁鐵周圍存在磁力作用的空間，當(dāng)鐵屑置入該空間時(shí)，就要受到磁力的作用，鐵屑在這個(gè)磁力的作用下，產(chǎn)生有規(guī)則的排列，人們通常把這個(gè)磁體（條形磁鐵）產(chǎn)生的磁力空間稱為磁場(chǎng)。為了形象地表示磁場(chǎng)在空間各點(diǎn)的強(qiáng)弱和方向，人們是根據(jù)圖2-19所示的小磁針在磁體周圍磁場(chǎng)的作用下有規(guī)則地排列的實(shí)驗(yàn)想象出磁感線，沿著磁體的N極出發(fā)，依次順著小磁針S、N極，再到磁體S極，最后再回到磁體N極所組成的閉合曲線就是磁感線。即磁感線是一條條從磁體北極沿磁體周圍空間到磁體南極，然后再通過(guò)磁體內(nèi)部回到北極的閉合曲線。曲線上每一點(diǎn)的切線方向（即小磁針N極在該點(diǎn)的指向）就表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，曲線在某處的疏密程度（單位面積內(nèi)的磁感線條數(shù)）就表示該處的磁場(chǎng)強(qiáng)弱。由圖2-20所示的還可以發(fā)現(xiàn)，在靠近N、S極附近，鐵屑比較密集，磁場(chǎng)強(qiáng)，遠(yuǎn)離N、S極，鐵屑分布比較稀疏，磁場(chǎng)弱。圖2-20條形磁鐵周圍小磁針?lè)植紙D2-21條形磁鐵周圍鐵屑分布在磁場(chǎng)分布的某一區(qū)域，如果磁感線是一些方向相同分布均勻的平行直線，那么稱這一區(qū)域?yàn)榫鶆虼艌?chǎng)。三、通電導(dǎo)線或線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線1．通電導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線表2-14實(shí)驗(yàn)是奧斯特電流磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。奧斯特電流磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程表明，通電的直導(dǎo)線周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，并且流過(guò)直導(dǎo)線的電流的大小和方向不同，會(huì)引起直導(dǎo)線各點(diǎn)周圍磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向都隨之改變。通電直導(dǎo)線產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向可以用右手螺旋定則（也稱安培定則）來(lái)判定，如圖2-22所示。用右手握住圖2-22a的導(dǎo)線，伸直的大拇指的方向與流經(jīng)導(dǎo)線的電流方向一樣，則彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感線是一些以導(dǎo)線上各點(diǎn)為圓心的同心圓，這些同心圓都在與導(dǎo)線垂直的平面上，如圖2-22所示。a）b）圖2-22通電直導(dǎo)線磁感線方向判別和分布a）磁感線方向判別b）通電直導(dǎo)線的磁感線分布2．通電線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)及磁感線

由表2-15實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)線圈通電后會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的方向也可以用右手螺旋定則來(lái)判定，如表2-15中步驟4圖所示。用右手握住線圈，四個(gè)手指的指向與流經(jīng)線圈的電流方向一樣，則大拇指所指的方向就是磁感線的方向。在線圈外部，磁感線從N極出來(lái)進(jìn)入S極，線圈內(nèi)部的磁感線方向由S極指向N極，并和外部的磁感線形成閉合曲線。我們還可以通過(guò)表2-16自制實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步證明：通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，不僅與線圈通過(guò)的電流大小有關(guān)，而且還與線圈的匝數(shù)有關(guān)，即與線的電流和匝數(shù)的乘積成正比。四、磁場(chǎng)基本物理量1．磁感應(yīng)強(qiáng)度

做一下圖2-23所示的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材有，電池、導(dǎo)線、直導(dǎo)線、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、固定架、U形磁鐵。b）c）圖2-23通電直導(dǎo)線在電磁場(chǎng)受力實(shí)驗(yàn)a）通電前b）通電后，直導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)c）更換磁級(jí)，直導(dǎo)線向相反方向運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，先保持直導(dǎo)線通電部分的長(zhǎng)度不變，改變滑動(dòng)變阻器，來(lái)改變通過(guò)直導(dǎo)線電流大?。蝗缓笤诟淖冎睂?dǎo)線通電長(zhǎng)度。比較兩次實(shí)驗(yàn)觀察的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)，通電導(dǎo)線長(zhǎng)度一定時(shí)，流過(guò)的電流越大，導(dǎo)線受到電磁力越大，運(yùn)動(dòng)越快；電流一定時(shí)，通電直導(dǎo)線越長(zhǎng)，收到的電磁力越大，運(yùn)動(dòng)越快。習(xí)慣上，把在磁場(chǎng)中，垂直于磁場(chǎng)方向的通電導(dǎo)線，所受的電磁力F與導(dǎo)線通過(guò)的電流I和導(dǎo)線通電的長(zhǎng)度L的乘積IL的比值稱為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度，用B表示，即B=F/IL，單位是特斯拉（T），也就是韋伯/平方米（Wb/m2）。磁感應(yīng)強(qiáng)度是一個(gè)矢量，它的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，可用右手螺旋定則來(lái)確定。在同一個(gè)磁場(chǎng)的磁感線分布圖上，磁感線越密的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度越大、磁場(chǎng)越強(qiáng)。如果磁場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小相等、方向相同，這樣的磁場(chǎng)則稱為均勻磁場(chǎng)。

2．磁通

觀察圖2-24所示，在條形磁鐵分布的磁場(chǎng)周圍，放置一個(gè)面積為S的平面。假設(shè)在平面放置處的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，且平面與磁感線垂直。則，定義磁感應(yīng)強(qiáng)度B與平面面積S的乘積，稱為穿個(gè)這個(gè)平面的磁通量，簡(jiǎn)稱磁通，用Ф表示，單位是韋伯（Wb），也就是伏秒（V·S）。圖2-24磁通計(jì)算示意圖如果磁場(chǎng)不與所討論的平面垂直，則計(jì)算時(shí)，應(yīng)以平面在垂直于磁感線方向的投影面積S’與B的乘積來(lái)計(jì)算磁通。當(dāng)面積一定時(shí)，通過(guò)該面積的磁感線越多，則磁通越大，磁場(chǎng)越強(qiáng)。從Ф=BS，可得B=Ф/S，這表示磁感應(yīng)強(qiáng)度等于穿過(guò)單位面積的磁通，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱磁通密度，用Wb/m2作單位。3．磁導(dǎo)率

如果把表1-16實(shí)驗(yàn)所用的鐵螺絲釘改為銅制的銅棒，然后再通電線圈去吸附大頭針，發(fā)現(xiàn)吸的大頭針數(shù)目大大減少。這表明不同的媒介質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)的影響不同，影響程度與媒介質(zhì)的導(dǎo)磁性能有關(guān)。磁導(dǎo)率是表征媒介質(zhì)磁化性質(zhì)的物理量，用符號(hào)μ表示，單位是亨利/米（H/m）。4．磁場(chǎng)強(qiáng)度

由表1-16的實(shí)驗(yàn)證明，通電線圈磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與線圈的匝數(shù)、線圈長(zhǎng)度及電流強(qiáng)度有關(guān)，它們之間存在以下關(guān)系：B0=μ0NI/L式中：B0—通電線圈的磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位T；μ0—真空的磁導(dǎo)率，單位H/m；N—線圈的匝數(shù)；L—線圈長(zhǎng)度，單位m；I—線圈中的電流，單位A。如果線圈是置放在磁導(dǎo)率為μr的媒介質(zhì)，則磁感應(yīng)強(qiáng)度：B=μrμ0NI/L=μN(yùn)I/L由于磁感應(yīng)強(qiáng)度與媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，引入磁場(chǎng)強(qiáng)度這一物理量。磁場(chǎng)中的某點(diǎn)磁場(chǎng)強(qiáng)度等于該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度B與媒介質(zhì)磁導(dǎo)率μ的比值，用H表示。即：H=B/μ將B=μN(yùn)I/L代入，可得H=NI/L，其單位為安培/米（A/m）。由H=NI/L可知，磁場(chǎng)強(qiáng)度的數(shù)值只與流過(guò)線圈電流的大小、匝數(shù)和長(zhǎng)度有關(guān)，與磁場(chǎng)媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率無(wú)關(guān)。即在一定電流下，同一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度不因磁場(chǎng)媒介質(zhì)的不同而改變。五、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用1．磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)體的作用由圖2-23的實(shí)驗(yàn)可知，通電的直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用而產(chǎn)生移動(dòng)，習(xí)慣上，把通電的直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受的作用力稱為電磁力（或安培力），單位是牛（N）。通電直導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受作用力的方向，可用左手定則判定：如圖2-25所示，將左手伸開(kāi)，使拇指與四指垂直，讓磁感線垂直穿過(guò)掌心，四指朝向?qū)w電流的方向，大拇指所指的方向就是導(dǎo)體所受安培力的方向。（注：圖上虛線箭頭示磁力線方向，紅色箭頭示電流方向，黑色箭頭示導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向）圖2-25電磁力判定利用磁感應(yīng)強(qiáng)度表達(dá)式B=F/IL?？傻秒姶帕Φ挠?jì)算式為：F=BIL如果電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直，而是有一個(gè)夾角α，這時(shí)通電直導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度變?yōu)長(zhǎng)sinα，電磁力的計(jì)算公式變?yōu)椋篎=BILsinα從上式可知，α=900時(shí)，即sin900=1，也就是直導(dǎo)體的電流方向與磁場(chǎng)垂直，電磁力最大；當(dāng)α=00時(shí)，即sin00=0，也就是直導(dǎo)體的電流方向與磁場(chǎng)平行時(shí)，電磁力最小為0（N）。2．磁場(chǎng)對(duì)通電矩形線圈的作用做一下圖2-26所示裝置的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材有：滑動(dòng)變阻器、蓄電池、導(dǎo)線、固定磁鐵、矩形線圈、換向器、電刷、開(kāi)關(guān)。圖2-26磁場(chǎng)對(duì)矩形線圈的作用當(dāng)按照?qǐng)D2-26所示的電路連接好導(dǎo)線后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)矩形線圈會(huì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)起來(lái)。線圈的旋轉(zhuǎn)方向可按左手定則加以驗(yàn)證。圖中靠近S極的導(dǎo)線，電流方向由外向里，根據(jù)左手定則，其受力向上，靠近N極的導(dǎo)線，電流方向由里向外，根據(jù)左手定則，其受力向下，線圈按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直，即流過(guò)線圈的電流方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，線圈收到的電磁力變?yōu)?，但由于慣性，線圈還會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)換向器的作用，線圈又重復(fù)上述過(guò)程，連續(xù)旋轉(zhuǎn)。改變滑動(dòng)變阻器的位置，請(qǐng)觀察線圈的轉(zhuǎn)速發(fā)生什么變化？磁場(chǎng)對(duì)矩形線圈的作用，也是電動(dòng)機(jī)工作的基本原理。六、通電線圈在汽車電氣系統(tǒng)的應(yīng)用1．在汽車?yán)^電器的應(yīng)用汽車上常用的繼電器有：閃光（轉(zhuǎn)向）繼電器、喇叭繼電器、刮水繼電器和起動(dòng)繼電器等。下面重點(diǎn)介紹電容式閃光繼電器工作過(guò)程，其他繼電器的工作原理自行分析。電容式閃光繼電器的工作過(guò)程為（參見(jiàn)圖2-2）。如當(dāng)汽車要向左拐彎時(shí)，撥動(dòng)汽車上的轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)至向左位置（轉(zhuǎn)向燈開(kāi)關(guān)11向左撥動(dòng)），電流從蓄電池正極、電源開(kāi)關(guān)，接線柱B、線圈3、繼電器觸點(diǎn)2、接線柱L、開(kāi)關(guān)11、左轉(zhuǎn)向燈（圖中標(biāo)號(hào)10）、搭鐵、蓄電池負(fù)極構(gòu)成回路。此時(shí)，線圈4、電容器（圖中標(biāo)號(hào)6）、及電阻（圖中標(biāo)號(hào)7）被觸點(diǎn)2短路，而無(wú)電流流過(guò)。電流流經(jīng)線圈3所產(chǎn)生的電磁吸力大于彈簧片1的作用力，觸點(diǎn)2被迅速打開(kāi)，轉(zhuǎn)向燈處于滅狀態(tài)；當(dāng)觸點(diǎn)2打開(kāi)后，蓄電池通過(guò)線圈4向電容器充電，充電電流流向?yàn)?，蓄電池正極、電源開(kāi)關(guān)，接線柱B、線圈3、線圈4、電容器、接線柱L、開(kāi)關(guān)11、左轉(zhuǎn)向燈（圖中標(biāo)號(hào)10）、搭鐵、蓄電池負(fù)極構(gòu)成回路，由于線圈4電阻很大，充電電流很小，不足以使轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮，隨著電容器所充的電壓不斷升高，電流進(jìn)一步減小，此時(shí)線圈3、線圈4產(chǎn)生的電磁吸力不足于克服彈簧片1的作用力，觸點(diǎn)2閉合，觸點(diǎn)2閉合后，轉(zhuǎn)向燈點(diǎn)亮；轉(zhuǎn)向燈亮以后，也就是觸點(diǎn)2閉合，此時(shí)，電容器通過(guò)線圈4、觸點(diǎn)2放電，放電電流流經(jīng)線圈4所產(chǎn)生的電磁吸力與線圈3產(chǎn)生的電磁吸力相反，電磁吸力減弱，觸點(diǎn)2繼續(xù)閉合，隨著放電的進(jìn)行，放電電流減小，線圈4產(chǎn)生的電磁吸力減小，線圈3產(chǎn)生的電磁吸力增大，大于彈簧片1的作用力后，觸點(diǎn)2又打開(kāi)，轉(zhuǎn)向燈熄滅。轉(zhuǎn)向燈就是在上述的控制過(guò)程中，如此循環(huán)動(dòng)作，而發(fā)出有規(guī)律的閃爍。電阻7為滅弧電阻，防止繼電器因產(chǎn)生過(guò)高的感應(yīng)電壓而出現(xiàn)電火花。2．在直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用汽車上常見(jiàn)的直流電動(dòng)機(jī)如圖2-27所示。拆卸后的結(jié)構(gòu)如圖2-28所示。主要由殼體、定子繞組、電樞、電子鐵心等組成。電樞繞組與勵(lì)磁繞組串聯(lián)的直流電動(dòng)機(jī)又稱為串勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)。圖2-27直流電動(dòng)機(jī)外觀圖2-28直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)組成電樞又稱轉(zhuǎn)子，由若干薄的、外圓帶槽的硅鋼片疊成的鐵心和電樞繞組組成2-2。鐵心的疊片結(jié)構(gòu)可以減小渦流電流。電樞繞組安裝在疊片外徑邊緣的槽內(nèi)，繞組線匝分別接到換向器銅片上，電樞安裝在電樞軸上。2）換向器及電刷換向器由許多換向片組成，換向片的內(nèi)側(cè)制成燕尾形，嵌裝在軸套上，其外圓車成圓形。換向片與換向片之間均用云母絕緣。電刷架一般為框式結(jié)構(gòu)，其中正極刷架與端蓋絕緣安裝，負(fù)極刷架直接搭鐵。刷架上裝有彈性較好的盤形彈簧。電刷由銅粉與石墨粉壓制而成，呈棕紅色，裝在端蓋上的電刷架中，通過(guò)電刷彈簧保持與換向片之間具有適當(dāng)?shù)膲毫?。電刷與刷架的組合如圖2-30所示。圖2-29電樞總成圖2-30電刷與電刷架3）工作原理直流電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的設(shè)備，是以通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受電場(chǎng)力作用的原理而制成的。其工作原理如圖2-33所示。

圖2-31 直流電動(dòng)機(jī)的工作原理dab）90c）add）當(dāng)電流由正電刷和換向片A流入，從換向片B和負(fù)電刷流出時(shí)，見(jiàn)圖2-33a，電樞繞組線圈中的電流方向?yàn)閍→b→c→d，此時(shí)轉(zhuǎn)矩方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?。?dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)180°后，電流由正電刷和換向片B流入，見(jiàn)圖2-33b，從換向片A和負(fù)電刷流出，線圈中的電流方向?yàn)閐→c→b→a，轉(zhuǎn)矩方向仍為逆時(shí)針?lè)较?。電樞軸便可在一個(gè)固定轉(zhuǎn)向的電磁轉(zhuǎn)矩作用下而不斷旋轉(zhuǎn)。

一個(gè)線圈產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩是有限的，且電樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定，所以電動(dòng)機(jī)的電樞繞組是由很多線圈組成的，見(jiàn)圖2-31，換向器片的數(shù)量也隨線圈數(shù)量的增加而增多。

電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩M取決于磁通Ф，電樞電流Ia的乘積，可用下式表示：

M=Cm·Ф·Ia

式中，Cm是電機(jī)結(jié)構(gòu)常數(shù)。項(xiàng)目二電磁器件任務(wù)五認(rèn)知與運(yùn)用電磁感應(yīng)現(xiàn)象【任務(wù)目標(biāo)】知識(shí)目標(biāo)：認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)現(xiàn)象；理解汽車發(fā)電機(jī)的工作原理；掌握自感、互感原理；了解磁路歐姆定律。核心素養(yǎng)：做到7S管理要求，具備探索求知的熱情，初步具有建構(gòu)實(shí)驗(yàn)、自主創(chuàng)新的意識(shí)。技能目標(biāo)：探究用鐵屑及條形磁鐵模擬磁場(chǎng)分布實(shí)驗(yàn)；探究直導(dǎo)線切割勻強(qiáng)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)；探究螺線管線圈對(duì)螺線管線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)。建議課時(shí)：4課時(shí)?！救蝿?wù)描述】電磁感應(yīng)是指因?yàn)榇磐孔兓a(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著一場(chǎng)重大的工業(yè)和技術(shù)革命的到來(lái)。事實(shí)證明，電磁感應(yīng)在電工、電子技術(shù)、電氣化、自動(dòng)化方面的廣泛應(yīng)用對(duì)推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。【任務(wù)實(shí)施】電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)。一、器材磁場(chǎng)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)所需器材見(jiàn)表2-18。電磁感應(yīng)現(xiàn)象電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)見(jiàn)表2-19。表2-18磁場(chǎng)認(rèn)知實(shí)驗(yàn)所需器材序號(hào) 名 稱 實(shí)物圖序號(hào) 名 稱 實(shí)物圖1條形磁鐵6小螺線管線圈2線圈7大螺線管線圈3導(dǎo)線8蓄電池4電流表9滑動(dòng)變阻器5直導(dǎo)線10開(kāi)關(guān)表2-19用鐵屑及條形磁鐵模擬磁場(chǎng)分布實(shí)驗(yàn)步驟步 驟實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施示意圖12步 步 驟實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施示意圖3直導(dǎo)線切割均強(qiáng)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)步驟見(jiàn)表2-20。表2-20直導(dǎo)線切割勻強(qiáng)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)步驟步驟實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施示意圖1用導(dǎo)線連接直導(dǎo)線和電流表2直導(dǎo)線向左運(yùn)動(dòng)進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直導(dǎo)線切割磁感線，觀察電流表指針產(chǎn)生的現(xiàn)象，并記錄3直導(dǎo)線向右移動(dòng)離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，直導(dǎo)線切割磁感線，觀察電流表指針產(chǎn)生的現(xiàn)象，并記錄四、螺線管線圈對(duì)螺線管線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)螺線管線圈對(duì)螺線管線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)如表2-21所示。表2-21螺線管線圈對(duì)螺線管線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)步驟步驟實(shí)施項(xiàng)目實(shí)施示意圖1連接蓄電池、滑動(dòng)變阻器和小螺線管線圈連接大螺線管線圈和電流表2小螺線管線圈通過(guò)一定電流，并向下插入大螺線管線圈，觀察電流表指針產(chǎn)生的現(xiàn)象，并記錄3小螺線管線圈通過(guò)一定電流，并向上拔出大螺線管線圈，觀察電流表指針產(chǎn)生的現(xiàn)象，并記錄【檢測(cè)評(píng)價(jià)】檢測(cè)評(píng)價(jià)見(jiàn)表2-22。表2-22檢測(cè)評(píng)價(jià)序號(hào)實(shí)操活動(dòng) 步 驟 評(píng)分細(xì)則分值得分1準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需器材正確、充分準(zhǔn)備相關(guān)器材102電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)觀察電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)動(dòng)作規(guī)范合理正確連接線圈與電流表203直導(dǎo)線切割勻強(qiáng)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)觀察直導(dǎo)線切割勻強(qiáng)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)作規(guī)范合理正確連接直導(dǎo)線與電流表合理設(shè)計(jì)勻強(qiáng)磁場(chǎng)直導(dǎo)線正確進(jìn)入或離開(kāi)勻強(qiáng)磁場(chǎng)204螺線管線圈對(duì)螺線管線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)觀察螺線管線圈對(duì)螺線管線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)作規(guī)范合理正確連接蓄電池、滑動(dòng)變阻器和小螺線管線圈正確連接大螺線管線圈和電流表小螺線管線圈正確向下插入或向上拔出大螺線管線圈205素養(yǎng)提升探索精神做到7S管理要求，具備探索求知的熱情，初步具有建構(gòu)實(shí)驗(yàn)、自主創(chuàng)新的意識(shí)10安全文明生產(chǎn)按指導(dǎo)教師要求操作，操作完畢，把器材斷開(kāi)并歸位，并進(jìn)行工位清潔和整理，節(jié)約材料106時(shí)間操作時(shí)間為40min每超過(guò)1min扣1分10合計(jì)100說(shuō)明：每項(xiàng)分都是扣完為止【知識(shí)鏈接】一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象1.條形磁鐵對(duì)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)表2-19的實(shí)驗(yàn)是楞次定律實(shí)驗(yàn)。楞次定律指出：感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通總是阻礙原磁通的變化。這種利用變化的磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生電流的現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流，產(chǎn)生感應(yīng)電流的電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。依據(jù)楞次定律，可以判別線圈中感應(yīng)電流的方向。對(duì)于表2-19步驟2，當(dāng)磁鐵插入線圈過(guò)程，線圈中的磁通要增加，根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)應(yīng)阻礙線圈磁通的增加，于是線圈中會(huì)產(chǎn)生上為N、下為S的感應(yīng)電流磁場(chǎng)，再用右手定則，可判斷線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向，電流表指針往左偏轉(zhuǎn)。表2-19步驟3的工作機(jī)理與步驟2相反。磁鐵在線圈中往返運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致線圈中產(chǎn)生大小和方向都會(huì)隨之改變的電流是交流電產(chǎn)生的原理。當(dāng)改變條形磁鐵插入或拔出線圈的速度時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)磁鐵插入或拔出速度快，電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度大，反之小。法拉第電磁感應(yīng)定律指出：線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大少與線圈中磁通的變化率成正比。即e=△Φ/△t如果線圈有N匝，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e=N△Φ/△t2.直導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由表2-20實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：當(dāng)直導(dǎo)線做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向可以用右手定則判斷，如圖2-32所示，平伸右手，大拇指與其余四指垂直，讓磁感線穿過(guò)掌心，大拇指指向直導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向，則其余四指所指的方向就是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向。圖2-32右手判別直導(dǎo)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向?qū)嶒?yàn)證明：在均勻磁場(chǎng)中，做切割磁感線運(yùn)動(dòng)的直導(dǎo)體，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度L、導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度v以及導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向與磁感線之間的夾角α的正弦值成正比。即：e=Blvsinα。上述表明，當(dāng)直導(dǎo)線、直導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線方向三者互相垂直時(shí)，即α=900，sinα=1時(shí)，e=BLv；當(dāng)直導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向和磁感線方平行時(shí)，即α=00，sinα=0時(shí)，e=0。3.螺線管線圈對(duì)螺線管線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)由表2-21實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：當(dāng)通電的小螺線管線圈向下插入或向上拔出大螺線管線圈過(guò)程時(shí)，電流表指針會(huì)產(chǎn)生不同方向的偏轉(zhuǎn)，表明回路中有感應(yīng)電流存在，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生的原理及方向的判別與條形磁鐵對(duì)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)類似，請(qǐng)參閱。上述實(shí)驗(yàn)，對(duì)小螺線管線圈施加電流使其產(chǎn)生磁場(chǎng)的現(xiàn)象，稱為勵(lì)磁。由外部電源為螺線管線圈供電稱為他勵(lì)；由線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)自行供電，稱為自勵(lì)。4.電磁感應(yīng)在汽車發(fā)電機(jī)的工作原理汽車發(fā)電機(jī)的外觀如圖2-33所示，拆卸后的結(jié)構(gòu)如圖2-34所示。圖2-33汽車發(fā)電機(jī)外觀圖2-34汽車發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于定子繞組與磁感線有相對(duì)的切割運(yùn)動(dòng)，所以在三相定子繞組中產(chǎn)生頻率相同，幅值相等，相位互差120°的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是按正弦規(guī)律變化的，俗稱正弦交流電。a）b）圖2-35汽車發(fā)電機(jī)發(fā)電原理a）發(fā)電機(jī)的三相定子繞組b）波形二、自感自感現(xiàn)象2-21的指針都會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明小螺線管線圈有感應(yīng)流存在。這種由于流過(guò)線圈本身的電流發(fā)生變化而引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱自感。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為自感電動(dòng)勢(shì)，用eL表示，自感電流用iL表示。2.自感系數(shù)自感電流產(chǎn)生的磁通稱為自感磁通。當(dāng)同一電流通入結(jié)構(gòu)不同的線圈時(shí)，產(chǎn)生的自感磁通量是不同的，為了衡量不同線圈產(chǎn)生自感磁通的能力，引入自感系數(shù)（簡(jiǎn)稱電感），用L表示。它在數(shù)值上等于一個(gè)線圈中通過(guò)單位電流所產(chǎn)生的自感磁通。即L=NΦ/IN為線圈匝數(shù)，Φ為每一匝線圈的自感磁通。電感為常數(shù)的線圈稱為線性電感，否則為非線性電感。3.自感電動(dòng)勢(shì)自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的一種特殊情況，它也必然遵循法拉第電磁感應(yīng)定律，將L=NΦ/I，代入e=N△Φ/△t，得e=L△I/△t三、互感1.互感現(xiàn)象與互感電動(dòng)勢(shì)觀察圖2-36所示的汽車點(diǎn)火電路，當(dāng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通后，火花塞會(huì)出現(xiàn)極間跳火。圖2-36汽車點(diǎn)火電路在觀察表2-21的實(shí)驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)：當(dāng)改變小螺線管線圈電流以及開(kāi)關(guān)剛閉合或斷開(kāi)瞬間，電流表的指針都會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，表明回路有感應(yīng)電流存在。習(xí)慣上，把這種由一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化而在另一個(gè)線圈中產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱互感。由互感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)稱為互感電動(dòng)勢(shì)，用eM表示。通過(guò)改變流過(guò)小螺線管線圈電流大小變化的快慢（電流變化率）或改變小螺線管線圈與大螺線管線圈的位置實(shí)驗(yàn)（讀者自行動(dòng)手做一下）可知，大螺線管線圈產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì)大小與小螺線管線圈的電流變化率和兩者之間的位置都有關(guān)。當(dāng)兩個(gè)螺線管線圈垂直時(shí)，互感電動(dòng)勢(shì)最小，當(dāng)兩個(gè)螺線管線圈平行，且小螺線管線圈的磁通變化全部影響大螺線管線圈的磁通變化，這時(shí)，互感電動(dòng)勢(shì)最大，此時(shí)，兩個(gè)線圈的位置稱為全偶合。eM2=M△I1/△t上式中M為互感系數(shù)，簡(jiǎn)稱互感，單位為H。在汽車點(diǎn)火電路中，在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)通、斷瞬間，高壓包的一次繞組電流突然變化，磁通也突然變化，由于初級(jí)和二次繞組之間的互感作用，使二次繞組產(chǎn)生1.5萬(wàn)伏以上瞬時(shí)高壓感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)再由高壓分配器送到火花塞，使火花塞極間產(chǎn)生跳火，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。2.互感線圈的同名端通常采用同名端來(lái)判斷互感電動(dòng)勢(shì)的極性，以及了解線圈的繞向。把由于線圈的繞向一致而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的極性始終保持一致的端子稱為線圈的同名端，用“.”或“*”表示。如圖2-37所示。開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，A線圈有電流i從1端流進(jìn)，根據(jù)楞次定律，在A線圈兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，極性為左正右負(fù)。利用同名端可確定B線圈的4端和C線圈的5端皆為互感電動(dòng)勢(shì)的正端。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)直流通斷法如圖2-46b來(lái)判斷同名端。線圈l經(jīng)開(kāi)關(guān)S接于直流電源，線圈2兩端接萬(wàn)用表的直流電壓檔最小量程。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，線圈2產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì)，若電壓表正向偏轉(zhuǎn)。則AC為同名端;若電壓表反向偏轉(zhuǎn)，則AC為異名端。a）b）圖2-37同名端判別四、磁路歐姆定律1.磁路由于鐵磁材料具有很強(qiáng)的導(dǎo)磁能力，所以在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，常常將鐵磁材料做成一定形狀，用作線圈的鐵心，為線圈中的磁通集中通過(guò)提供路徑，圖2-2閃光繼電器和圖2-36汽車點(diǎn)火電路的高壓包都有用鐵心。我們把磁通所通過(guò)的路徑稱為磁路。常見(jiàn)的磁路形狀如圖2-38所示。圖2-38常見(jiàn)的磁路磁路可以分為無(wú)分支磁路和有分支磁路，圖2-38的a、b為無(wú)分支磁路，c為有分支磁路。磁路中除鐵心外往往還有一小段非鐵磁材料，例如空氣隙等。由于磁感線是連續(xù)的，所以通過(guò)無(wú)分支磁路各處橫截面的磁通是相等的。全部在磁路內(nèi)部閉合的磁通稱為主磁通，部分經(jīng)過(guò)周圍物質(zhì)而自成回路的磁通稱為漏磁通，如圖2-39所示。圖中的Φ為主磁通，Φ01、Φ02為漏磁通。圖2-39主磁通和漏磁通2.磁路歐姆定律（1）磁動(dòng)勢(shì)把通過(guò)線圈的電流I和線圈匝數(shù)N的乘積稱為磁動(dòng)勢(shì)，用Fm表示，即Fm=NIFm的單位為A（安培）（2）磁阻磁阻是磁通通過(guò)磁路時(shí)所受到的阻礙作用，用Rm表示。磁阻的大小與磁路長(zhǎng)度L成正比，與磁路的橫截面積S成反比，并與組成磁路材料的磁導(dǎo)率有關(guān)，其計(jì)算公式為Rm=L/(uS)式中，u、L、S的單位分別為H/m，m，m2，磁阻Rm的單位為H-1（3）磁路歐姆定律通過(guò)磁路中的磁通與磁動(dòng)勢(shì)成正比，而與磁阻成反比，即Φ=Fm/Rm上式與電路中的歐姆定律相似，故稱為磁路歐姆定律。如果磁路中存在空氣隙，則整個(gè)磁路的磁阻會(huì)大大增加，若要有足夠的磁通，就必須增大勵(lì)磁電流或增加線圈的匝數(shù)，即增大磁動(dòng)勢(shì)。五、互