汽车电工电子第二章课件.pptx

1、汽车电工电子第二章磁的基础知识一、电流的磁场1、早在公元前3世纪，我国就已发现磁石吸铁的现象。磁石吸铁的性质称为磁性。具有磁性的材料称为磁性材料。通常所说的磁铁就是一种具有磁性的材料。一切磁现象都源于电流，永久磁铁磁性的起源是分子环流。组成一切物质的分子是一个个小环形电流，物质被磁化后，分子环流规则排列，从而对外产生磁场。例：条形磁铁周围的磁场 U型磁铁周围的磁场2、磁场方向规定：小磁针的N极在磁场中任一点所指的方向为该点的磁场方向。在研究磁场时引入磁感线来形象地描绘磁场分布，磁感线在任一点的切线方向为该点的磁场方向。v磁场的特性1）磁场对处在场内的另一截流导体或铁磁物质有力的作用，并能在对磁

2、场作相对运动的导体中产生感应电动势。2）磁场具有能量。v通电直导线和通电线圈的磁场1）对于载流导线所激发的磁场，电流及其磁场之间的方向关系可用右手螺旋定则来判断，即将右手拇指指向电流方向，而弯曲的四肢指向就是磁场方向。2）对于载流线圈所激发的磁场，电流及其磁场也满足右手螺旋定则，即右手握住线圈，是弯曲的四肢指向与线圈中电流的方向一致，则拇指指向即是线圈内磁场方向。二、磁场的基本物理量1、磁感应强度和磁通1）磁感应强度(B)：磁感应强度是表示空间某点磁场强弱与方向的物理量。磁感应强度B的方向即为磁场各点的磁场方向，其大小等于与磁感线方向垂直的载有单位电流、单位长度的直导线在该点受到的电磁力，并有

3、 B=FIL若在磁场的各个点上，载流导体受到的电磁力F大小相等，方向相同，则表明磁场中各点的强弱程度相同，即磁感应强度相同，这样的磁场称为均匀磁场。对于均匀磁场，可用书迷均匀、方向相同的磁感线表示。2）在国际单位制中，磁感应强度的单位是T（特斯拉）1T=1Wb/在工程计算中，采用Gs(高斯)作为磁感应强度的单位，1Gs=10-4T2 磁通1）在均匀磁场中，磁感应强度B的大小与垂直于磁感应强度B的某一面积的乘积为磁通：=BS2)磁通国际单位制单位是Wb（韦伯），在工程上常用Mx(麦克斯韦)作为磁通的单位，1Mx=10-8Wb3）如果把磁感应强度B和磁通与磁感线联系起来，则可认为磁通在数值等于垂直

4、穿过该截面的磁感线数。而磁感应强度就等于垂直穿过单位面积的磁感线数，因此磁感应强度又称磁通密度。磁导率磁导率表示物质的导磁性能，其单位是H/m(亨/米)。真空磁导率0=410-7H/m。在自然界，大多数物质的磁导率近似等于真空的磁导率，只有镍、钴及其合金的磁导率很大，通常这类物质称为铁磁物质或铁磁材料。铁磁材料1、铁磁材料的磁性能：1）将线圈绕在铁磁材料上并通入直流电流（励磁电流）就会产生很大的磁场，这个过程叫磁铁材料的磁化。2）磁铁材料在磁化过程中表现出来的特性：1.高磁导性：铁磁材料的磁导率在一般情况下很大，具有很强的被磁化特性。它们在外磁场作用下，能产生远大于外磁场的附加磁场。因此，可用

5、较小的电流产生较强的磁场，使线圈的体积、重量都大为减小，电机、电气设备都采用铁芯就是这个道理。铁磁材料在电气设备中获得了广泛的应用。2.剩磁性：铁磁材料经磁化后，若励磁电流降低为零，铁磁材料中仍能保留一定的剩磁。3.磁饱和性：励磁电流变化时铁磁材料内的磁感应强度B也随着变化，当励磁电流增加到某一值时，磁感应强度B值的增加极为缓慢，铁磁材料内的磁感应强度达到饱和值Bm。4.磁滞性：铁磁材料在大小和方向不断变化的电流作用下进行反复磁化时，在反复磁化的过程中，B的变化滞后于电流的变化（如当电流减小到零时B0），而且造成能量损失，即磁滞损耗。2、铁磁材料的分类1.根据铁磁材料的磁性能，常把铁磁材料分为

6、两类：1）软磁性材料。剩磁、磁滞损耗均较小。常用的软磁性材料有硅钢片（电工钢）、铸钢和铸铁，他们是变压器、电机和交流电磁铁的重要导磁材料。2）硬磁性材料。剩磁、磁滞损耗均较大。硬磁材料被磁化后，能得到很强的剩磁，而不易退磁。这类材料适用于制造永久磁铁。常用的硬磁性材料有钨钢、铝镍合金等。回顾旧知：（2分钟）磁场的特性？（关键字）磁场对处于场内的载流体有力的作用，并能对磁场中相对运动的导体内产生电动势。磁感应强度的概念？磁感应强度是描述空间某点磁场强弱与方向的物理量。磁场强度计算公式？B=F/IL铁磁材料的性质？v采用阅读的方式，画出重点定义，并提炼课本每小结的中心思想。v小组讨论（5分钟）自主

7、预习（7分钟）电磁铁的定义?（2分钟）电磁铁是利用通电的铁芯吸引衔铁或保持某种机械零件工件固定位置的一种电器。电磁铁的组成？线圈、铁心、衔铁。电磁铁的吸力公式？继电器的种类？电压继电器、电流继电器、速度继电器、压力继电器、热继电器。27810SBF第二节 电磁铁和继电器一、电磁铁电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。电磁铁可分为线圈、铁心及衔铁三部分。衔铁的动作可使其他机械装置发生联动。当电源断开时，电磁铁的磁性随着消失，衔铁或其他零件被释放。工业上利用电磁铁完成起重、制动、吸持等机械动作。在自动控制系统中经常利用电磁铁附上触头等相应部件做成各种继电器

8、、接触器、调整器及驱动器。电磁铁可分为直流电磁铁和交流电磁铁。直流电磁铁中，铁心是用整块软钢制成的，而交流电磁铁中，为了减小铁损（磁滞损失和涡流损失），铁心是由硅钢片叠成的。（铁损）2、直流电磁铁的工作原理电磁铁的线圈通电后铁心磁化将衔铁吸引，铁心吸引衔铁的力称为电磁铁的吸力，吸力是电磁铁的重要参数之一。电磁铁的线圈两端加以直流电压U，则铁心线圈通电电流为I时，电磁铁的吸力为F=107SB2/8F磁铁吸力,N;B气隙处的磁感应强度，T；S铁心与衔铁吸合处的横截面积，m2必须指出，由于直流电磁铁的线圈里流过的是直流电流，线圈的电阻要承受全部外加电压，所以直流电磁铁的线圈匝数很多，电阻较大。电磁铁

9、在生活中的应用1、电磁起重机：电磁铁在实际中的应用很多，最直接的应用就是电磁起重机。把电磁铁安装在吊车上，通电后吸起大量钢铁，移动到另一位置后切断电流，把钢铁放下。大型电磁起重机一次可以吊起几吨钢材。同学们想一想怎么保证它的安全性。自动挡双离合器实现的原理。2.电铃：电路闭合，电磁铁吸引弹性片，使铁锤向铁铃方向运动，铁锤打击铁铃而发出声音，同时电路断开，电磁铁没有了磁性，铁锤又被弹回，电路闭合。如此不断重复，电铃发出了持续的铃声。3、家里的一些电器，如电冰箱、吸尘器上都有电磁铁。在电动机、发电机和电磁继电器里也用到电磁铁。全自动洗衣机的进水、排水阀门，卫生间里感应式冲水器阀门，也都是由电磁铁控

10、制的。霍尔钳形电流表的使用霍尔钳形电流表的使用被测电流的导线从此处穿入钳形表的环形铁心手指按下此处，将钳形表的铁心张开将被测电流导线逐根夹到钳形表的环形铁心中 将空调电源的“三芯护套线”夹到钳形表的环形铁心中，钳形表的示值为多少？为什么？二 继电器1、继电器的作用和分类继电器是一种根据某种物理量的变化，使其自身的执行机构动作的电器。无论继电器的输入量是电量或是非电量，继电器工作的最终目的总是控制触电的分断和闭合。而触电又是控制电路分断的，因此它既可以用来改变控制电路的工作状态，按照预先设计的控制程序完成预定的控制任务，也可以根据电路状态、参数的改变对电路实现某种保护。2）继电器的分类：1，按输

11、入信号可分为电压继电器、电流继电器、功率继电器、压力继电器、温度继电器等；2，按工作原理可分为电磁继电器、感应继电器、电动式继电器、电子式继电器、热继电器等。电磁式继电器的组成和工作原理1、在汽车电气设备中触电式电压调节器、代起动继电器的电磁操纵强制齿合式起动机等都用到电磁式继电器。电磁式继电器由电磁机构和触点系统组成。电磁式继电器的典型结构按其在电路中的连接方式，可分为电流继电器、电压继电器和中间继电器 电磁式电流式继电器的线圈串于被测电路中，根据电流变化而动作。电磁式电压继电器把线圈并接于被测电路中，线圈的匝数多、导线细、阻抗大。继电器根据所接线路电压值的变化，处于吸合或释放状态。中间继电

12、器实质上是电压继电器，只是触电数量多，容量也大，当电压继电器、电流继电气的触电容量不够时，可以利用中间继电器作功率放大；当触电数量不够时，也可以利用中间继电器增加触点数量以控制多条回路。三 汽车喇叭电路现代汽车上都装有喇叭，它的用途主要是在行驶时根据需要和规定，发出必要的音响信号，警告行人和其他车辆，以保证交通安全；同时还可以用于催行和传递信息。1、电喇叭的构造：电喇叭的特点是以蓄电池为电源，通过电磁圈或电磁电路激励喇叭膜片振动而发出声音，按其外部性状的不同分为螺旋形、盆形和长筒形。电喇叭的构造：电喇叭的工作原理：按下喇叭按钮即接通电路，电流由铅蓄电池正极经熔断器流入继电器线圈后，通过触电和喇

13、叭按钮搭铁，回到蓄电池负极。电磁铁心产生电磁力吸引动盘使膜片向下拱曲。与此同时，中心杆顶端的音量调整螺母将动触点打开，切断电路，铁心电磁力消失，在弹簧片的作用下，动盘向上移动使膜片也向上拱曲，触电又闭合，电磁力有吸引力动盘使膜片向下拱曲。如此反复，膜片不断上下拱曲而产生振动，发出声波由扬声器导出。通过调整动盘与铁心的气隙大小，可以调整音调。当堂达标当堂达标本节小结v电磁铁的分类。v电磁铁的几种形式。v直流电磁铁的工作原理和吸力大小的计算。v继电器的作用和分类。v汽车喇叭电路的工作原理。第三节 电磁感应电流可以产生磁场，那么反过来，磁场是否能产生电流呢？英国物理学家法拉第对这个问题探究了10年，

14、于1831年发现磁场在一定条件下能使导体产生电流。这类现象称为电磁感应。这一发现不仅深刻地揭示了电和磁之间的内在联系，进一步推动了电磁理论的发展，而且在生产技术具有划时代的意义。根据电磁感应原理，人们设计并制造了发电机、感应电动机和变压器等设备。视频回顾：视频回顾：结论：结论：只要只要00就有电磁感应现象发生就有电磁感应现象发生 以上两个实验证明：当导体切割磁感线运动或通过线圈的磁通量发生变化时，导体或线圈中就会产生电动势。这种现象称为电磁感应现象，而由电磁感应产生的电动势叫感应电动势，有感应电动势产生的电流叫感应电流。v问题2分析：在电磁感应现象中，既然闭合回路中有感应电流，那么这回路中就一

15、定有电动势。电路断开时，虽然没有感应电流，电动势依然存在。一、直导体中的感应电动势1、感应电动势的方向：作切割磁感线运动的导体，其产生感应电动势的方向可用右手定则来确定：平伸右手，拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向运动方向，四指所指方向就是感应电动势的方向（或是感应电流的方向）2、判断感应电动势方向时要把导体看成一个电源，在导体内部，感应电动势方向由负极指向正极。感应电流方向与感应电动势方向相同。当直导体没有形成闭合回路时，导体中只产生感应电动势，不产生感应电流。感应电动势的大小：实验证明：在均匀磁场中，做切割磁感线运动的直导体，其感应电动势e的大小与磁感应强度B、导体的有效长度l

16、、导体的运动速度v以及导体运动方向与磁感线方向之间夹角的正弦值成正比，即：e=Blvsin例题1：如图所示的均匀磁场中，B=0.4T，导体ab长L=40cm，电阻Rab=0.5，框架电阻不计，当导体ab以V=5m/s，匀速向左运动时，电路中产生的感应电流？例题2：如图2-7所示，受外力作用的直导体AB，在均匀磁场中以v=20m/s的速度做匀速直线运动。设B=1T，导体有效长度L=0.5m，导体电阻R0=1，负载电阻R=9。失球导体AB中的感应电动势e和电流I及作用于导体的外力F外该例说明：当外力使导体作切割磁感线运动时，外力克服电磁力作功，将机械能转换成电能，这就是发电机的工作原理。线圈中的感

17、应电动势上节回顾：当导体切割磁感线运动或通过线圈的磁通量发生变化时，导体或线圈中就会产生电动势。这种现象称为电磁感应现象，而由电磁感应产生的电动势叫感应电动势，由感应电动势产生的电流叫感应电流。1、做切割磁感线运动的导体，其产生感应电动势的方向可用右手定则来确定：平伸右手，拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，拇指指向运动方向，四指所指方向就是感应电动势的方向。2、感应电动势的大小：e=Blv sin线圈中的感应电动势1、感应电动势的方向线圈中的磁通量发生变化时，线圈就会产生感应电动势。感应电动势的方向由楞次定律和右手螺旋定则来判定。楞次通过大量的实验证明：感应电流产生的磁通总是企图阻碍原磁通

18、的变化。即：当线圈中的磁通量要增加时，感应电流产生的磁通方向与原磁通方向相反；若线圈中原来的磁通量减少，则感应电流产生的磁通方向与原磁通方向一致。用楞次定律和右手螺旋法则判定感应电动势方向一般要经过四个步骤：（1）先判断出原磁通的方向；（2）判断穿过线圈的磁通的变化情况（增加或减少）；（3）用楞次定律判断出线圈中感应电流的磁通方向；（4）用右手螺旋法则判断出感应电流方向。根据原磁通方向用右手螺旋法则判断一个感应电流的参考方向（用右手握住线圈，使拇指与原磁通方向一致，则四个指头所指方向即为线圈中感应电流的参考方向。）；根据穿过线圈的磁通变化情况确定线圈中感应电流的实际方向（若穿过线圈的磁通增加，

19、则感应电流的实际方向与参考方向相反；若穿过线圈的磁通减少，则感应电流的实际方向与参考方向相同。）2、感应电动势的大小线圈中感应电动势的大小与线圈磁通量的变化率 和线圈匝数N成正比。其数学表达式：式中的负号表示感应电流所产生的磁通总是企图阻碍原磁通的变化。例题：t自感1、自感现象右面俩图有啥不同呀？由通入线圈的电流变化而产生感应电动势的现象称为自感现象。由自感现象产生的感应电动势称为自感电动势，用符号eL表示。自感系数2、自感系数自感系数是用来描述线圈产生自感磁通本领的物理量。定义线圈中的磁链与产生该磁链的电流比值称为自感系数，又称电感。用符号L表示。那么：L=/I （L的单位是H(亨利)）磁链

20、：磁链等于导电线圈匝数N与穿过该线圈各匝的平均平均磁通量的乘积，故又称磁通匝。=N由上式可以看出：电感表示线圈通过单位外电流所产生的自感磁通。电感越大，线圈产生自感磁通的能力越大。电感的大小与线圈的匝数、形状、大小及周围介质的磁导率有关。3、自感电动势自感电动势的大小可有法拉第电磁感应定律求得，即：因为L=/i，=L*i且L为常数，故有自感电动势的大小与线圈的电感及线圈中外电流的变化率成正比。自感电动势的方向仍用楞次定律判断。所以，当线圈电流i增大时，自感电动势方向与外电流i方向相反，以阻碍外电流增大。当线圈电流减小时，自感电动势方向与外电流i方向相同，以阻碍外电流的减小。ti-Lel互感回顾

21、视频：互感现象是指一个线圈中的电流变化而使另一个线圈产生感应电动势的现象。互感现象产生的电动势称为互感电动势，用eM互感电动势的大小在右图中当开关SA闭合时，线圈1中产生磁通11，这个变化的磁通有一部分12要通过线圈2，那么线圈2中产生的互感电动势的大小为：互感电动势的大小与互感磁通量的变化率以及线圈2的匝数成正比。tNeM1222同名端互感电动势的方向不仅与磁通的变化趋势有关，还与线圈的绕向有关。为此，有必要引入描述线圈绕向的概念同名端：就是绕在同一铁心上的线圈其绕向相同的接线端。看下面的图线圈绕向相同的端点，其自感或互感电动势的极性始终是相同的。这也是人们把绕向相同的端点称为同名端的原因。

22、只有登上山顶，才能看到那边的风光。没有遇到挫折，永远不会懂得自己的力量有多大。酒食上得来的朋友，等到酒尽樽空，转眼成为路人。奋斗的双脚在踏碎自己的温床时，却开拓了一条创造之路。你不能左右天气，但你能转变你的心情。其实失败是一团没经处理的陶泥，只要它敢于在灼热的窑中翻滚，出窑后，便是一件可居一指的陶瓷。狂妄的人有救，自卑的人没有救。我们大部份的生命都浪费在文字语言的捉摸上。竹根即使被埋在地下无人得见，也决然不会停止探索而力争冒出新笋。做事情尽量要主动，主动就是没人告诉你，而你在做着恰当的事情。成功的秘密在于始终如一地忠于目标。成长是一场和自己的比赛，不要担心别人会做得比你好，你只需要每天都做得比前一天好就可以了。