汽車電工電子 課件 單元三 磁路與電磁感應(yīng)

單元三磁路與電磁感應(yīng)汽車電工電子單元三磁路與電磁感應(yīng)磁路與電磁感應(yīng)磁場與磁路電流的磁效應(yīng)磁場對通電導(dǎo)體的作用力電磁感應(yīng)變壓器磁場磁場的主要物理量電流的磁效應(yīng)繼電器電磁力左手定則電磁閥電磁感應(yīng)現(xiàn)象感應(yīng)電流的方向自感現(xiàn)象互感現(xiàn)象渦流交流發(fā)電機的工作原理變壓器的用途和種類變壓器的基本結(jié)構(gòu)單相變壓器的工作原理變壓器的銘牌數(shù)據(jù)交流發(fā)電機的工作原理單元三磁路與電磁感應(yīng)1.理解磁體、磁極與磁場以及磁感應(yīng)線的基本概念。2.掌握磁感應(yīng)強度、磁通、磁導(dǎo)率、磁場強度等磁場基本物理量的定義及相互之間的關(guān)系。3.理解通電導(dǎo)體電流與磁場方向的關(guān)系。4.理解磁場對通電直導(dǎo)體的作用；認(rèn)識汽車上的電磁閥，掌握電磁閥的作用。5.理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，掌握產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，掌握楞次定律和右手定則。6.理解自感、互感現(xiàn)象及應(yīng)用，了解電感線圈的概念，知道影響電感器電感量的因素。7.理解汽車交流發(fā)電機的發(fā)電原理。8.了解變壓器的用途和基本構(gòu)造及分類。9.理解變壓器的工作原理；了解變壓器的銘牌數(shù)據(jù)。10.理解點火線圈高壓電產(chǎn)生原理。1.能熟練應(yīng)用安培定則判斷通電導(dǎo)體周圍磁場的方向。2.能正確判斷繼電器類型及性能。3.會應(yīng)用左手定則判斷磁場對通電直導(dǎo)體的作用力方向。4.會用電磁感應(yīng)定律判定感應(yīng)電流的方向。5.能對點火線圈進行檢測。1.弘揚中華民族優(yōu)秀文化，增強文化自信，培養(yǎng)學(xué)生的民族自豪感。2.通過能力訓(xùn)練，提高學(xué)生實踐操作的能力，培養(yǎng)學(xué)生樂學(xué)敬業(yè)的作風(fēng)。知識目標(biāo)能力目標(biāo)育人目標(biāo)任務(wù)一磁場和磁路單元三磁路與電磁感應(yīng)（1）為什么吸鐵石能夠吸引回形針？（2）條形磁鐵繞著放在桌上的小磁針轉(zhuǎn)一圈，你觀察到了什么？產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么？（3）兩個彼此沒有接觸的物體通過什么發(fā)生作用？

一、磁場任務(wù)一磁場和磁路單元三磁路與電磁感應(yīng)一、磁場1.定義：

某些物體具有吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)叫磁性。具有磁性的物體叫磁體。

常見的人造磁體種類

任務(wù)一磁場和磁路單元三磁路與電磁感應(yīng)一、磁場2.磁場的方向：

磁場是有方向的，在磁場中某點放一個能自由轉(zhuǎn)動的小磁針，小磁針靜止時N極所指的方向，就是該點磁場的方向。

磁場的方向任務(wù)一磁場和磁路單元三磁路與電磁感應(yīng)一、磁場3.磁極間的作用力：

磁極之間的相互作用力是通過磁場傳遞的。磁極在自己周圍的空間里產(chǎn)生磁場，磁場對處在它里面的磁極有磁場力的作用。

磁體兩極的作用力最強，同名磁極相互排斥，異名磁極互相吸引。

磁場力的作用任務(wù)一磁場和磁路單元三磁路與電磁感應(yīng)一、磁場4.磁感應(yīng)線：

利用磁感應(yīng)線可以形象地描繪磁場，即在磁場中畫出一系列曲線，曲線上任意一點的切線方向就是該點的磁場方向（小磁針在該點時，北極所指的方向）。

（a）某點磁場方向

（b）條形磁鐵磁感應(yīng)線（c）U形磁鐵磁感應(yīng)線

磁感應(yīng)線任務(wù)一磁場和磁路單元三磁路與電磁感應(yīng)

磁感應(yīng)強度任務(wù)一磁場和磁路單元三磁路與電磁感應(yīng)

磁通任務(wù)一磁場和磁路單元三磁路與電磁感應(yīng)二、磁場的主要物理量（三）磁導(dǎo)率1.磁導(dǎo)率：

磁場中各點的磁感應(yīng)強度B的大小不僅與產(chǎn)生磁場的電流和導(dǎo)體有關(guān)，還與磁場內(nèi)媒介質(zhì)的導(dǎo)磁性質(zhì)有關(guān)。在磁場中放入磁介質(zhì)時，介質(zhì)的磁感應(yīng)強度B將發(fā)生變化，磁介質(zhì)對磁場的影響程度取決于它本身的導(dǎo)磁性能。物質(zhì)導(dǎo)磁性能的強弱用磁導(dǎo)率

來表示。

的單位：亨利/米(H/m)。真空中的磁導(dǎo)率用

0表示:

0=4

10

7H/m任務(wù)一磁場和磁路單元三磁路與電磁感應(yīng)

任務(wù)一磁場和磁路單元三磁路與電磁感應(yīng)

任務(wù)二電流的磁效應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)一、電流的磁效應(yīng)奧斯特實驗：把一條直導(dǎo)線平行地放在磁針上方，給導(dǎo)線通電，磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。該實驗說明，電流能產(chǎn)生磁場。

電流的周圍存在磁場的現(xiàn)象稱為電流的磁效應(yīng)。電流的磁效應(yīng)揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。

奧斯特實驗任務(wù)二電流的磁效應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)一、電流的磁效應(yīng)1.通電直導(dǎo)線的磁場

直線電流磁場的磁感應(yīng)線是以直導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓，這些同心圓都在與導(dǎo)線垂直的平面上。直線電流所產(chǎn)生的磁場方向可以用安培定則（又稱右手螺旋法則）來判定。具體方法是：用右手握住導(dǎo)線，讓拇指指向電流方向，四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。直線電流的磁場安培定則任務(wù)二電流的磁效應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)一、電流的磁效應(yīng)2.環(huán)形電流的磁場

環(huán)形電流的磁場，其磁感應(yīng)線是一些圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線。在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁感應(yīng)線與環(huán)形導(dǎo)線平面垂直。

環(huán)形電流產(chǎn)生的磁場，也可以用安培定則來判定。具體方法是：讓右手彎曲的四指和環(huán)形電流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是導(dǎo)線環(huán)中心軸線上的磁感線方向。環(huán)形電流的磁場任務(wù)二電流的磁效應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)一、電流的磁效應(yīng)3.通電螺線管的磁場螺線管通電之后表現(xiàn)出來的磁性，與條形磁鐵類似，一端相當(dāng)于N極，另一端相當(dāng)于S極，改變電流方向，兩極對調(diào)。

通電螺線管的磁場同樣也是用安培定則來判定。具體方法是：用右手握住螺線管，四指指向電流的方向，拇指所指的就是螺線管內(nèi)部的磁感線方向，也就是說，大拇指指向通電螺線管的N極。通電螺線管的磁場任務(wù)二電流的磁效應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)二、繼電器繼電器是一種電磁控制器件，通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”，故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。

其主要由線圈、鐵芯和斷電觸點組成，常用的繼電器一般有動合（常開）和動斷（常閉）兩種。

電磁式繼電器（動合）的機構(gòu)示意圖任務(wù)二電流的磁效應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)二、繼電器

常見繼電器的外形與內(nèi)部原理

1.動合繼電器(常開型繼電器):

沒有電流通過繼電器線圈時，觸點斷開；有電流通過線圈時，觸點閉合。

2.動斷繼電器(常閉型繼電器):

沒有電流通過繼電器線圈時，觸點閉合；有電流通過線圈時，觸點斷開。任務(wù)二電流的磁效應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)二、繼電器喇叭繼電器是動合繼電器，蓄電池電壓加至繼電器線圈的一端，另一端接喇叭按鈕，喇叭按鈕是常開式開關(guān)，當(dāng)按下喇叭開關(guān)，繼電器線圈得電，產(chǎn)生磁場，觸點吸合，接通喇叭回路。喇叭電路任務(wù)三磁場對通電導(dǎo)體的作用力單元三磁路與電磁感應(yīng)

生活中很多的動力來源、儀表設(shè)備的運行都是依靠磁場對通電導(dǎo)線的作用力，稱為電磁力。（1）萬用表的指針為什么會偏轉(zhuǎn)？偏轉(zhuǎn)角度跟什么因素有關(guān)？（2）電風(fēng)扇的扇葉為什么會轉(zhuǎn)動？轉(zhuǎn)動的速度又由哪些因素來決定呢？一、電磁力任務(wù)三磁場對通電導(dǎo)體的作用力單元三磁路與電磁感應(yīng)一、電磁力將一小段通電導(dǎo)體垂直放入磁場中，導(dǎo)體受到了力的作用而產(chǎn)生了運動。我們把磁場對放在其中的通電直導(dǎo)線的作用力，稱為電磁力，又稱安培力。

在均勻磁場中，當(dāng)通電直導(dǎo)體與磁場方向垂直時，直導(dǎo)體受到的電磁力F的大小與磁感應(yīng)強度B、導(dǎo)體中電流I以及導(dǎo)體在磁場中的有效長度l成正比，用公式表示為：F=BIl通電直導(dǎo)體在磁場中的受力任務(wù)三磁場對通電導(dǎo)體的作用力單元三磁路與電磁感應(yīng)二、左手定則左手定則：伸開左手，使拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感應(yīng)線垂直穿過手心，四指指向電流方向，這時拇指所指的方向就是通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。左手定則任務(wù)三磁場對通電導(dǎo)體的作用力單元三磁路與電磁感應(yīng)三、電磁閥電磁閥的作用類似于繼電器，但電磁閥是利用可移動的鐵芯來產(chǎn)生作用。

當(dāng)通直流電時，電磁閥內(nèi)的線圈產(chǎn)生磁場與磁力，并將鐵芯吸入線圈內(nèi)；當(dāng)電流切斷時，鐵芯靠復(fù)位彈簧回到原位。電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖任務(wù)三磁場對通電導(dǎo)體的作用力單元三磁路與電磁感應(yīng)三、電磁閥

噴油器是一種利用電磁閥工作原理的汽車元件。如圖所示，噴油器由一個固定開口的油孔和一根電磁線圈作用的油針?biāo)M成。

斷電時，油針靠復(fù)位彈簧的彈力抵緊在油孔座，汽油無法噴出，如圖(a)所示；通電時，線圈產(chǎn)生磁場與磁力，將油針吸離孔座并讓汽油通過油孔噴出，汽油噴射的量由通電時間長短決定，如圖(b)所示。（a）斷電時（b）通電時任務(wù)四電磁感應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象

結(jié)論1：閉合電路中的一部分導(dǎo)體做切割磁感應(yīng)線運動時，電路中會有電流產(chǎn)生。

電磁感應(yīng)現(xiàn)象實驗一任務(wù)四電磁感應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象

結(jié)論2：導(dǎo)體與磁場在不發(fā)生相對運動的情況下，穿過閉合回路的磁通量發(fā)生了變化，電路中也會有電流產(chǎn)生。

電磁感應(yīng)現(xiàn)象實驗二任務(wù)四電磁感應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)二、感應(yīng)電流的方向（一）右手定則當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體作切割磁感線運動時，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向可用右手定則來判斷。右手定則：伸開右手，使拇指與四指垂直，并都跟手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，拇指指向?qū)w運動方向，四指所指的即為感應(yīng)電流的方向。右手定則任務(wù)四電磁感應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)二、感應(yīng)電流的方向（二）楞次定律閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，它所產(chǎn)生的磁場總是阻礙原電路中磁通的變化。應(yīng)用楞次定律判定定感應(yīng)電流的方向步驟：1.明確原磁場的方向以及該磁場的磁通是增加還是減少；2.根據(jù)楞次定律，判斷感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向；3.利用右手螺旋法則，根據(jù)感應(yīng)電流的磁場方向來判定感應(yīng)電流方向。

任務(wù)四電磁感應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)二、感應(yīng)電流的方向（二）楞次定律閉合電路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，它所產(chǎn)生的磁場總是阻礙原電路中磁通的變化。

楞次定律任務(wù)四電磁感應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)三、自感現(xiàn)象

1.自感現(xiàn)象當(dāng)線圈中的電流變化時，線圈本身就產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，這個電動勢總是阻礙線圈中電流的變化。這種由于線圈本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象，簡稱自感。

自感現(xiàn)象一自感現(xiàn)象二任務(wù)四電磁感應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)

任務(wù)四電磁感應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)四、互感現(xiàn)象

1.互感現(xiàn)象由于一個線圈的電流變化，導(dǎo)致另一個線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，稱為互感現(xiàn)象。在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，叫互感電動勢。

互感現(xiàn)象任務(wù)四電磁感應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)四、渦流把塊狀金屬放在交變磁場中，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬塊內(nèi)自成閉合路，很像水的漩渦，因此稱為渦電流，簡稱渦流。整塊金屬電阻很小，渦流很大，會使鐵芯發(fā)熱，溫度升高，引起材料絕緣性能下降，甚至破壞絕緣造成事故。鐵芯發(fā)熱，還使一部分電能轉(zhuǎn)換成熱能造成浪費，這種電能損失稱為渦流損失。在電機、變壓器的鐵芯中，不能完全消滅渦流，但可以采取有效措施盡可能地減小渦流。為了減少渦流損失，電機和變壓器的鐵心通常用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成。渦流在很多情況下是有害的，但在一些特殊的場合，它也可以被利用。例如，感應(yīng)加熱技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于有色金屬和特種合金的冶煉。

任務(wù)四電磁感應(yīng)單元三磁路與電磁感應(yīng)六、交流發(fā)電機的工作原理

當(dāng)閉合線圈abcd在磁場中順時針旋轉(zhuǎn)時，線圈的ab邊和cd邊作切割磁感應(yīng)線運動，根據(jù)右手定則可以判定，兩條邊都有感應(yīng)電流產(chǎn)生。

交流發(fā)電機發(fā)電原理任務(wù)五變壓器單元三磁路與電磁感應(yīng)一、變壓器的用途和種類1.變壓器的用途變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，它是利用電磁感應(yīng)（互感）原理工作的電磁裝置。變壓器可以變換電壓，還可以變換電流（如變流器、大電流發(fā)生器），變換阻抗（如電子技術(shù)中的輸入、輸出變壓器），改變相位（如改變繞組的連接方法來改變變壓器的極性）。

任務(wù)五變壓器單元三磁路與電磁感應(yīng)一、變壓器的用途和種類

2.變壓器的分類（1）按用途可分為：輸配電用的電力變壓器；電解用的整流變壓器；實驗用的調(diào)壓變壓器；電子技術(shù)中的輸入、輸出變壓器；用于測量電壓的電壓互感器、測量電流的鉗形電流表等。（2）按結(jié)構(gòu)可分為：雙繞組變壓器、三繞組變壓器、多繞組變壓器以及自耦變壓器。（3）按相數(shù)可分為：單相變壓器、三相變壓器和多相變壓器。

任務(wù)五變壓器單元三磁路與電磁感應(yīng)二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)

變壓器圖形符號

變壓器外形任務(wù)五變壓器單元三磁路與電磁感應(yīng)二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)1.鐵芯鐵芯是變壓器的磁路通道。

按照鐵芯的構(gòu)造不同，可分為心式和殼式兩種。心式鐵芯成口字型，繞組包著鐵芯，；殼式鐵芯成日字型，鐵芯包著繞組。

（b）日字型

（a）口字型變壓器構(gòu)造任務(wù)五變壓器單元三磁路與電磁感應(yīng)二、變壓器的基本結(jié)構(gòu)2.繞組繞組是變壓器的電路部分。（1）一次繞組：與電源相連的繞組，也叫原繞組、原邊或初級線圈，用N1表示；（2）二次繞組：與負(fù)載連接的繞組，也叫副繞組、副邊或次級線圈，用N2表示。變壓器圖形符號N1N2任務(wù)五變壓器單元三磁路與電磁感應(yīng)三、單相變壓器的工作原理(理想變壓器)1.變換交流電壓變壓器是按電磁感應(yīng)原理工作的，原線圈接在交流電源上，在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通，從而在原、副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

升壓變壓器：N1<N2，K<1，變壓器使電壓上升；降壓變壓器：N1>N2，K>1，變壓器使電壓下降。

變壓器的工作原理任務(wù)五變壓器單元三磁路與電磁感應(yīng)三、單相變壓器的工作原理(理想變壓器)2.變換交流電流變壓器看作理想變壓器，根據(jù)能量守恒定律，變壓器輸出功率與從電網(wǎng)中獲得功率相等，即P1=