汽车电工电子技术 教学课件 作者 李子云、李树金、姜浩、姜小东 学习情境3 汽车磁路及电磁元件任务1 认知磁场的基本物理量.doc

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1、学习情境3汽车磁路及电磁元件【学习目标】1.理解磁场的基本物理量的意义，了解磁性材料的基本知识及磁路的基本定律。2.了解点火系统的组成，知道点火系统的作用和对点火系统的基本要求。理解点火系统的工作原理。3.了解电磁阀的结构，理解电磁阀的工作原理。知道电磁阀在汽车上的应用。4.知道什么是继电器，了解继电器的接线图的含义，了解继电器的参数和应用。5.掌握电磁继电器和舌簧管继电器的结构和工作原理。了解热继电器的工作原理。【项目描述】本章主要介绍了磁场的基本物理量、电磁基本理论以及点火系统、电磁阀和继电器等常用电磁器件的结构和工作原理。点火系统主要由点火线圈、分电器、火花塞、高压线等组成。无触点电

2、子点火系统能够将电源系统提供的低电压变为上万伏的高电压，送到发动机气缸内的火花塞，点燃可燃混合气体。电磁阀是通过一个电磁线圈来控制阀芯位置，切断或接通气源以达到改变流体流动方向的目的，从而对介质方向进行控制，达到对阀门开关的控制。继电器主要利用电磁感应原理进行工作，控制电路中触点的闭合与断开，实现使用小电流控制较大电流的目的，例如汽车上喇叭电路和制动信号灯断线警告灯电路都应用了继电器。任务3.1认知磁场的基本物理量3.1.1磁场的基本物理量1.磁感应强度B磁感应强度表示磁场内某点磁场强弱和方向的物理量，它是一个矢量。磁感应强度的方向与电流的方向之间符合右手螺旋定则。磁感应强度B的大小定义为

3、：将长度为l的直导线垂直放入磁场中通过的电流为I，受到的电磁力为F，则磁感应强度为：（3-1）磁感应强度B的单位：特斯拉(T)，1T=1Wb/m2。在工程计算中，采用高斯（G），1G=10-4T若在磁场各点磁感应强度大小相等，方向相同的，这样的磁场称均匀磁场。2.磁通F穿过垂直于磁感应强度B方向的面积S中的磁力线总数叫磁通。它是一个标量。在均匀磁场中：F=BS（3-2）或B=F/S（3-3）如果不是均匀磁场，则取B的平均值。由公式（3-3）得出：磁感应强度B在数值上可以看成为与磁场方向垂直的单位面积所通过的磁通，故又称磁通密度。磁通F的单位是韦[伯](Wb)。3.磁通链ψ磁通链就是磁通量乘

4、以线圈的匝数。磁通链代表了单位导体截面通过磁通量的多少，就是磁通的强度。ψ=NF（3-4）磁通链的单位：韦[伯](Wb)4.磁导率m实验证明：在通电线圈中放入铁、钴、镍及其合金中，通电线圈周围的磁场大大增强，而放入铜、铝、木材等物质中，线圈周围的磁场几乎不变。可见通电线圈周围的磁场大小不仅与通电电流大小有关，还跟磁场中的介质有关。不同介质的导磁能力不同。磁导率是表示磁场介质磁性的物理量，它衡量物质的导磁能力。磁导率m的单位为亨/米（H/m）。真空的磁导率为常数，用m0表示，有：m0=4π×10-7H/m。相对磁导率mr是任一种物质的磁导率m和真空的磁导率m0的比值。（3-5）自然界绝大多数

5、物质比如空气、木材、铝对磁场强弱影响甚微，其磁导率m=m0，只有铁、钴、镍及其合金磁导率m很大，能使磁场大为增强，称为铁磁材料。铁磁材料m是m0几百倍，这样通电线圈绕在铁磁材料制成的铁芯外，就可以以较小电流产生较强的磁场，使线圈圈数、体积、重量减少。5.磁场强度H磁场中某点的磁感应强度在实际中很难求得，因为它不仅和电流导体的几何形状以及位置等有关，而且还与物质的磁导率有关。为了便于计算，引入一个计算磁场的辅助物理量，称为磁场强度。它与磁感应强度的关系是（3-6）磁场强度H的单位是安培/米（A/m)。3.1.2物质的磁性1.非磁性物质非磁性物质分子电流的磁场方向杂乱无章，几乎不受外磁场的影响

6、而互相抵消，不具有磁化特性。非磁性材料的磁导率都是常数，有：m»m0；mr»1。当磁场介质是非磁性材料时，有：B=m0H，即B与H成正比，呈线性关系。如图3-1所示。OHB图3-1非磁性物质线性关系2.磁性物质磁性物质内部形成许多小区域，其分子间存在的一种特殊的作用力使每一区域内的分子磁场排列整齐，显示磁性，称这些小区域为磁畴。在没有外磁场作用的普通磁性物质中，各个磁畴排列杂乱无章，磁场互相抵消，整体对外不显磁性。在外磁场作用下，磁畴方向发生变化，使之与外磁场方向趋于一致，物质整体显示出磁性来，称为磁化，即磁性物质能被磁化。如图3-2所示。(a)磁化前(b)磁化后图3-2铁磁材料磁畴分布

7、示意图3.磁饱和性磁性物质由于磁化所产生的磁化磁场不会随着外磁场的增强而无限的增强。当外磁场增大到一定程度时，磁性物质的全部磁畴的磁场方向都转向与外部磁场方向一致，磁化磁场的磁感应强度将趋向某一定值。这一现象叫磁饱和。铁磁材料的磁化特性可用磁化曲线即B=f(H)曲线来表示。铁磁材料的磁化曲线如图3-3所示中的曲线①所示，它不是直线。在oa段，B随H线性增大；在ab段，B增大缓慢，开始进入饱和；b点以后，B基本不变，为磁