汽车电工电子 课件 单元三 磁路与电磁感应

单元三磁路与电磁感应汽车电工电子单元三磁路与电磁感应磁路与电磁感应磁场与磁路电流的磁效应磁场对通电导体的作用力电磁感应变压器磁场磁场的主要物理量电流的磁效应继电器电磁力左手定则电磁阀电磁感应现象感应电流的方向自感现象互感现象涡流交流发电机的工作原理变压器的用途和种类变压器的基本结构单相变压器的工作原理变压器的铭牌数据交流发电机的工作原理单元三磁路与电磁感应1.理解磁体、磁极与磁场以及磁感应线的基本概念。2.掌握磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度等磁场基本物理量的定义及相互之间的关系。3.理解通电导体电流与磁场方向的关系。4.理解磁场对通电直导体的作用；认识汽车上的电磁阀，掌握电磁阀的作用。5.理解电磁感应现象，掌握产生感应电流的条件，掌握楞次定律和右手定则。6.理解自感、互感现象及应用，了解电感线圈的概念，知道影响电感器电感量的因素。7.理解汽车交流发电机的发电原理。8.了解变压器的用途和基本构造及分类。9.理解变压器的工作原理；了解变压器的铭牌数据。10.理解点火线圈高压电产生原理。1.能熟练应用安培定则判断通电导体周围磁场的方向。2.能正确判断继电器类型及性能。3.会应用左手定则判断磁场对通电直导体的作用力方向。4.会用电磁感应定律判定感应电流的方向。5.能对点火线圈进行检测。1.弘扬中华民族优秀文化，增强文化自信，培养学生的民族自豪感。2.通过能力训练，提高学生实践操作的能力，培养学生乐学敬业的作风。知识目标能力目标育人目标任务一磁场和磁路单元三磁路与电磁感应（1）为什么吸铁石能够吸引回形针？（2）条形磁铁绕着放在桌上的小磁针转一圈，你观察到了什么？产生这种现象的原因是什么？（3）两个彼此没有接触的物体通过什么发生作用？

一、磁场任务一磁场和磁路单元三磁路与电磁感应一、磁场1.定义：

某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性。具有磁性的物体叫磁体。

常见的人造磁体种类

任务一磁场和磁路单元三磁路与电磁感应一、磁场2.磁场的方向：

磁场是有方向的，在磁场中某点放一个能自由转动的小磁针，小磁针静止时N极所指的方向，就是该点磁场的方向。

磁场的方向任务一磁场和磁路单元三磁路与电磁感应一、磁场3.磁极间的作用力：

磁极之间的相互作用力是通过磁场传递的。磁极在自己周围的空间里产生磁场，磁场对处在它里面的磁极有磁场力的作用。

磁体两极的作用力最强，同名磁极相互排斥，异名磁极互相吸引。

磁场力的作用任务一磁场和磁路单元三磁路与电磁感应一、磁场4.磁感应线：

利用磁感应线可以形象地描绘磁场，即在磁场中画出一系列曲线，曲线上任意一点的切线方向就是该点的磁场方向（小磁针在该点时，北极所指的方向）。

（a）某点磁场方向

（b）条形磁铁磁感应线（c）U形磁铁磁感应线

磁感应线任务一磁场和磁路单元三磁路与电磁感应

磁感应强度任务一磁场和磁路单元三磁路与电磁感应

磁通任务一磁场和磁路单元三磁路与电磁感应二、磁场的主要物理量（三）磁导率1.磁导率：

磁场中各点的磁感应强度B的大小不仅与产生磁场的电流和导体有关，还与磁场内媒介质的导磁性质有关。在磁场中放入磁介质时，介质的磁感应强度B将发生变化，磁介质对磁场的影响程度取决于它本身的导磁性能。物质导磁性能的强弱用磁导率

来表示。

的单位：亨利/米(H/m)。真空中的磁导率用

0表示:

0=4

10

7H/m任务一磁场和磁路单元三磁路与电磁感应

任务一磁场和磁路单元三磁路与电磁感应

任务二电流的磁效应单元三磁路与电磁感应一、电流的磁效应奥斯特实验：把一条直导线平行地放在磁针上方，给导线通电，磁针发生了偏转。该实验说明，电流能产生磁场。

电流的周围存在磁场的现象称为电流的磁效应。电流的磁效应揭示了磁现象的电本质。

奥斯特实验任务二电流的磁效应单元三磁路与电磁感应一、电流的磁效应1.通电直导线的磁场

直线电流磁场的磁感应线是以直导线上各点为圆心的同心圆，这些同心圆都在与导线垂直的平面上。直线电流所产生的磁场方向可以用安培定则（又称右手螺旋法则）来判定。具体方法是：用右手握住导线，让拇指指向电流方向，四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。直线电流的磁场安培定则任务二电流的磁效应单元三磁路与电磁感应一、电流的磁效应2.环形电流的磁场

环形电流的磁场，其磁感应线是一些围绕环形导线的闭合曲线。在环形导线的中心轴线上，磁感应线与环形导线平面垂直。

环形电流产生的磁场，也可以用安培定则来判定。具体方法是：让右手弯曲的四指和环形电流方向一致，伸直的拇指所指的方向就是导线环中心轴线上的磁感线方向。环形电流的磁场任务二电流的磁效应单元三磁路与电磁感应一、电流的磁效应3.通电螺线管的磁场螺线管通电之后表现出来的磁性，与条形磁铁类似，一端相当于N极，另一端相当于S极，改变电流方向，两极对调。

通电螺线管的磁场同样也是用安培定则来判定。具体方法是：用右手握住螺线管，四指指向电流的方向，拇指所指的就是螺线管内部的磁感线方向，也就是说，大拇指指向通电螺线管的N极。通电螺线管的磁场任务二电流的磁效应单元三磁路与电磁感应二、继电器继电器是一种电磁控制器件，通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

其主要由线圈、铁芯和断电触点组成，常用的继电器一般有动合（常开）和动断（常闭）两种。

电磁式继电器（动合）的机构示意图任务二电流的磁效应单元三磁路与电磁感应二、继电器

常见继电器的外形与内部原理

1.动合继电器(常开型继电器):

没有电流通过继电器线圈时，触点断开；有电流通过线圈时，触点闭合。

2.动断继电器(常闭型继电器):

没有电流通过继电器线圈时，触点闭合；有电流通过线圈时，触点断开。任务二电流的磁效应单元三磁路与电磁感应二、继电器喇叭继电器是动合继电器，蓄电池电压加至继电器线圈的一端，另一端接喇叭按钮，喇叭按钮是常开式开关，当按下喇叭开关，继电器线圈得电，产生磁场，触点吸合，接通喇叭回路。喇叭电路任务三磁场对通电导体的作用力单元三磁路与电磁感应

生活中很多的动力来源、仪表设备的运行都是依靠磁场对通电导线的作用力，称为电磁力。（1）万用表的指针为什么会偏转？偏转角度跟什么因素有关？（2）电风扇的扇叶为什么会转动？转动的速度又由哪些因素来决定呢？一、电磁力任务三磁场对通电导体的作用力单元三磁路与电磁感应一、电磁力将一小段通电导体垂直放入磁场中，导体受到了力的作用而产生了运动。我们把磁场对放在其中的通电直导线的作用力，称为电磁力，又称安培力。

在均匀磁场中，当通电直导体与磁场方向垂直时，直导体受到的电磁力F的大小与磁感应强度B、导体中电流I以及导体在磁场中的有效长度l成正比，用公式表示为：F=BIl通电直导体在磁场中的受力任务三磁场对通电导体的作用力单元三磁路与电磁感应二、左手定则左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感应线垂直穿过手心，四指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电直导线在磁场中所受安培力的方向。左手定则任务三磁场对通电导体的作用力单元三磁路与电磁感应三、电磁阀电磁阀的作用类似于继电器，但电磁阀是利用可移动的铁芯来产生作用。

当通直流电时，电磁阀内的线圈产生磁场与磁力，并将铁芯吸入线圈内；当电流切断时，铁芯靠复位弹簧回到原位。电磁阀结构示意图任务三磁场对通电导体的作用力单元三磁路与电磁感应三、电磁阀

喷油器是一种利用电磁阀工作原理的汽车元件。如图所示，喷油器由一个固定开口的油孔和一根电磁线圈作用的油针所组成。

断电时，油针靠复位弹簧的弹力抵紧在油孔座，汽油无法喷出，如图(a)所示；通电时，线圈产生磁场与磁力，将油针吸离孔座并让汽油通过油孔喷出，汽油喷射的量由通电时间长短决定，如图(b)所示。（a）断电时（b）通电时任务四电磁感应单元三磁路与电磁感应一、电磁感应现象

结论1：闭合电路中的一部分导体做切割磁感应线运动时，电路中会有电流产生。

电磁感应现象实验一任务四电磁感应单元三磁路与电磁感应一、电磁感应现象

结论2：导体与磁场在不发生相对运动的情况下，穿过闭合回路的磁通量发生了变化，电路中也会有电流产生。

电磁感应现象实验二任务四电磁感应单元三磁路与电磁感应二、感应电流的方向（一）右手定则当闭合回路中一部分导体作切割磁感线运动时，所产生的感应电流方向可用右手定则来判断。右手定则：伸开右手，使拇指与四指垂直，并都跟手掌在一个平面内，让磁感线穿入手心，拇指指向导体运动方向，四指所指的即为感应电流的方向。右手定则任务四电磁感应单元三磁路与电磁感应二、感应电流的方向（二）楞次定律闭合电路中产生的感应电流，它所产生的磁场总是阻碍原电路中磁通的变化。应用楞次定律判定定感应电流的方向步骤：1.明确原磁场的方向以及该磁场的磁通是增加还是减少；2.根据楞次定律，判断感应电流产生的磁场方向；3.利用右手螺旋法则，根据感应电流的磁场方向来判定感应电流方向。

任务四电磁感应单元三磁路与电磁感应二、感应电流的方向（二）楞次定律闭合电路中产生的感应电流，它所产生的磁场总是阻碍原电路中磁通的变化。

楞次定律任务四电磁感应单元三磁路与电磁感应三、自感现象

1.自感现象当线圈中的电流变化时，线圈本身就产生了感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈本身电流发生变化而产生电磁感应的现象叫自感现象，简称自感。

自感现象一自感现象二任务四电磁感应单元三磁路与电磁感应

任务四电磁感应单元三磁路与电磁感应四、互感现象

1.互感现象由于一个线圈的电流变化，导致另一个线圈产生感应电动势的现象，称为互感现象。在互感现象中产生的感应电动势，叫互感电动势。

互感现象任务四电磁感应单元三磁路与电磁感应四、涡流把块状金属放在交变磁场中，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合路，很像水的漩涡，因此称为涡电流，简称涡流。整块金属电阻很小，涡流很大，会使铁芯发热，温度升高，引起材料绝缘性能下降，甚至破坏绝缘造成事故。铁芯发热，还使一部分电能转换成热能造成浪费，这种电能损失称为涡流损失。在电机、变压器的铁芯中，不能完全消灭涡流，但可以采取有效措施尽可能地减小涡流。为了减少涡流损失，电机和变压器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成。涡流在很多情况下是有害的，但在一些特殊的场合，它也可以被利用。例如，感应加热技术已经被广泛用于有色金属和特种合金的冶炼。

任务四电磁感应单元三磁路与电磁感应六、交流发电机的工作原理

当闭合线圈abcd在磁场中顺时针旋转时，线圈的ab边和cd边作切割磁感应线运动，根据右手定则可以判定，两条边都有感应电流产生。

交流发电机发电原理任务五变压器单元三磁路与电磁感应一、变压器的用途和种类1.变压器的用途变压器是一种静止的电气设备，它是利用电磁感应（互感）原理工作的电磁装置。变压器可以变换电压，还可以变换电流（如变流器、大电流发生器），变换阻抗（如电子技术中的输入、输出变压器），改变相位（如改变绕组的连接方法来改变变压器的极性）。

任务五变压器单元三磁路与电磁感应一、变压器的用途和种类

2.变压器的分类（1）按用途可分为：输配电用的电力变压器；电解用的整流变压器；实验用的调压变压器；电子技术中的输入、输出变压器；用于测量电压的电压互感器、测量电流的钳形电流表等。（2）按结构可分为：双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器以及自耦变压器。（3）按相数可分为：单相变压器、三相变压器和多相变压器。

任务五变压器单元三磁路与电磁感应二、变压器的基本结构

变压器图形符号

变压器外形任务五变压器单元三磁路与电磁感应二、变压器的基本结构1.铁芯铁芯是变压器的磁路通道。

按照铁芯的构造不同，可分为心式和壳式两种。心式铁芯成口字型，绕组包着铁芯，；壳式铁芯成日字型，铁芯包着绕组。

（b）日字型

（a）口字型变压器构造任务五变压器单元三磁路与电磁感应二、变压器的基本结构2.绕组绕组是变压器的电路部分。（1）一次绕组：与电源相连的绕组，也叫原绕组、原边或初级线圈，用N1表示；（2）二次绕组：与负载连接的绕组，也叫副绕组、副边或次级线圈，用N2表示。变压器图形符号N1N2任务五变压器单元三磁路与电磁感应三、单相变压器的工作原理(理想变压器)1.变换交流电压变压器是按电磁感应原理工作的，原线圈接在交流电源上，在铁芯中产生交变磁通，从而在原、副线圈产生感应电动势。

升压变压器：N1<N2，K<1，变压器使电压上升；降压变压器：N1>N2，K>1，变压器使电压下降。

变压器的工作原理任务五变压器单元三磁路与电磁感应三、单相变压器的工作原理(理想变压器)2.变换交流电流变压器看作理想变压器，根据能量守恒定律，变压器输出功率与从电网中获得功率相等，即P1=