第二章-磁场与电磁感应课件.ppt

1、第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 2-1 磁场磁场2-2 磁场对电流的作用磁场对电流的作用2-3 电磁感应电磁感应第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 2-1 磁场磁场 1会应用右手螺旋定则确定通电长直导线和通电螺线管的磁场方向。2理解磁感应强度、磁通、磁导率的概念。3了解铁磁材料的分类和应用。4会应用左手定则判断通电导体在磁场中所受电磁力的方向。学习目标学习目标第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 一、磁场一、磁场同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。在磁体周围的空间中存在着一种特殊的物质磁场。磁极之间的作用力通过磁场进行传递。通电导线使磁针偏转第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 二、磁

2、感线二、磁感线在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，然后把一块蹄形磁体放在玻璃板下面。轻敲玻璃板，铁屑转动静止后，便有序地排列起来。用铁屑模拟磁场分布图 第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 根据铁屑的分布和磁场中各点的小磁针N极的指向，我们可以画出一些曲线来描述磁场。这样的曲线称为磁感线。蹄形磁铁的磁感线磁场与磁感线第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 实验表明，各种不同形状的磁体或通电导线产生的磁感线是不同的。条形磁铁的磁感线第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 右手螺旋定则右手螺旋定则通电长直导线通电长直导线通电螺线管通电螺线管第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 三、磁感应强度三、磁感应强度磁

3、场的强弱用磁感应强度（B）表示。它的大小是这样定义的：让1m 长的导线垂直于磁场方向放入磁场中，并通以1A 的电流时，如果受到的磁场力为1N，则导线所处的磁场的磁感应强度为1特斯拉（T）。磁场越强，磁感应强度越大；磁场越弱，则磁感应强度越小。第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 四、磁通四、磁通为了定量地描述磁场在某一范围内的分布及变化情况，引入磁通这一物理量。设在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积，定义为穿过这个面积的磁通量，简称磁通。用表示磁通，则有=BS第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 磁通的单位是韦伯（Wb），简称韦。如果磁场不与所

4、讨论的平面垂直，则应以这个平面在垂直于磁场B的方向的投影面积S与B的乘积来表示磁通。当面积一定时，如果通过该面积的磁感线越多，则磁通越大，磁感越强。磁通a）平面与B垂直 b）平面与B不垂直第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 0r五、磁导率五、磁导率磁导率是一个用来表示媒介质导磁性能的物理量，用表示，其单位为H/m（亨/米）。真空中的磁导率：相对磁导率：顺磁物质 稍大于1的一类物质。反磁物质 稍小于1的一类物质。铁磁物质 远大于1的一类物质。mH/10470第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 铁磁材料的分类铁磁材料的分类 名称特点典型材料及用途硬磁材料不易磁化不易退磁碳钢、钴钢等，适合制作永

5、久磁铁、扬声器的磁钢，在各种电磁式仪表中有较多应用软磁材料容易磁化容易退磁硅钢、铸钢、铁镍合金等，适合制作电机、变压器、继电器等设备中的铁心，如汽车的发电机定子、起动机转子、高压线圈的铁心等矩磁材料很易磁化很难退磁锰镁铁氧体、锂锰铁氧体等，适合制作磁带、计算机的磁盘第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 汽车电路中的电磁继电器汽车电路中的电磁继电器 a）外形图 b）基本结构 c）电路符号 电磁继电器的基本结构和符号第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 汽车用电磁继电器示例第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 2-2 磁场对电流的作用磁场对电流的作用1会应用左手定则判断通电导体在磁场中所受电磁力的

6、方向。2理解直流电动机的工作原理。3了解霍尔元件的特性及其在汽车电路中的应用。学习目标学习目标第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 一、磁场对电流的作用一、磁场对电流的作用既然磁场是由电流产生的，那么磁场必定会对电流产生力的作用，这一作用力称为电磁力。通电直导体在磁场内的受力方向可用左手定则来判断。左手定则判断电磁力的方向第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 一个垂直于磁场的通电直导线在磁场中受到的磁场力F的大小由下式决定：式中：B磁感应强度 I电流强度 L导线长度 如果通电导线跟磁场方向与磁场不垂直，则磁场对电流的作用力比垂直时要小；如果两者平行，则作用力为零。BILF 第二章 磁场与电磁感

7、应磁场与电磁感应 二、直流电动机的工作原理二、直流电动机的工作原理直流电动机原理图 直流电动机结构图 第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 汽车启动电动机 a)头枕座椅用电动机 b)雨刮器电动机 c)音响用微形电动机汽车用微型直流电动机示例第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 许多利用永久磁铁来使通电线圈偏转的磁电式仪表，也都是利用这一原理制成的。a)原理 b)汽车上的水温表磁电式仪表第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 霍尔元件在汽车电路中的应用霍尔元件在汽车电路中的应用霍尔效应示意图 霍尔元件第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 轮速传感器的安装位置第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 a

8、)磁感线分散 b)磁感线集中轮速传感器的工作原理示意图1永磁体 2霍尔元件 3齿圈第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 2-3 电磁感应电磁感应1理解感应电动势的概念，会应用右手定则确定感应电动势的方向。2了解楞次定律法拉第电磁感应定律。3理解发电机的工作原理。4了解自感和互感的应用，会判断互感线圈的同名端。5了解涡流的利与害。学习目标学习目标第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 一、电磁感应现象一、电磁感应现象导体切割磁感线运动时的电磁感应现象。导体切割磁感线 直导体切割磁感线第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 条形磁铁快速插入或拔出线圈时的电磁感应现象。条形磁铁快速插入线圈 第二章 磁场

9、与电磁感应磁场与电磁感应 二、感应电动势二、感应电动势1直导体中的感应电动势直导体中的感应电动势（1）感应电动势的方向右手定则平伸右手，伸直四指，并使拇指与四指垂直；让磁感线垂直穿过掌心，使拇指指向导体运动方向，四指所指方向就是感应电动势的方向。右手定则示意图第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应（2）感应电动势的大小当导体、导体运动方向和磁感线方向三者互相垂直时，导体中的感应电动势为：e=BLv如果导体运动方向与磁感线方向有一夹角，则导体中的感应电动势为：e=BLvsin导体运动方向与磁感线方向有一个夹角第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 发电机就是应用导线切割磁感线产生感应电动势的原理发电

10、的，实际应用中，将导线做成线圈，使其在磁场中转动，从而得到连续的电流。发电机原理图发电机原理第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 2线圈中的感应电动势线圈中的感应电动势（1）感应电动势的方向用楞次定律再结合右手螺旋定则来确定：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。（2）计算感生电动势的大小法拉第电磁感应定律线圈中感应电动势的大小与线圈中磁通的变化率成正比。INL第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 三、自感三、自感1自感现象自感现象自感现象是一种特殊的电磁感应现象，它是由于回路自身电流变化而引起的。当流过线圈的电流发生变化时，导致穿过线圈的磁通量也随之变化，从而产生了自感电动势。

11、自感现象第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 2自感电动势的方向自感电动势的方向自感电动势的方向可结合楞次定律和右手螺旋定则来确定。a）回路电流增大时 b）回路电流减小时自感电动势的方向第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 3自感电动势的大小自感电动势的大小自感电动势的计算式为式中：L 自感系数，与线圈匝数、形状、大小及周 围磁介质的磁导率有关 在时间里，穿过回路磁通量的变化量 在时间时，回路中电流的变化量tiLteLi第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 4涡流涡流在有铁芯的线圈中通入交流电时，就有交变的磁场穿过铁芯，这时会在铁芯内部产生自感电动势并形成电流，由于这种电流形如旋涡，故称“涡流

12、”。高频电炉冶炼金属 锻件预加热 第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 电源变压器的铁心总是由多层组成，并用薄层绝缘材料将各层隔开，以减小涡流损耗。a)单层铁心涡流损耗大 b)多层铁心涡流损耗小采用多层铁心减小涡流损耗 第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 电磁感应的应用电磁感应的应用一、电磁感应在汽车点火电路中的应用一、电磁感应在汽车点火电路中的应用两种汽车点火线圈的外形 点火线圈的电路结构第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 二、电动汽车涡流缓速器二、电动汽车涡流缓速器电动汽车涡流缓速器a)缓速器开关 b)涡流缓速器安装位置 c)涡流缓速器第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 四、互感四、互感1互感现象互感现象互感现象是另一种特殊的电磁感应现象。互感现象互感第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 2互感电动势的大小和方向互感电动势的大小和方向式中：发生互感现象的线圈匝数；在时间里，产生磁通的电流在发生互感现象的线圈中磁通量的变化量；互感系数。tiMtNeM11212222N121212M第二章 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 3同名端同名端互感线圈的同名端a)互感电动势的极性 b)同名端的常用符号感谢您的关注