单元四(汽车电工电子技术基础)

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1、单元3电磁学的应用汽车工程学院知识目标1.掌握磁场、磁路的基本概念2.掌握变压器结构和工作原理3.了解汽车继电器的典型应用能力目标1.能够进行磁路分析2.能够分辨直流电磁铁、交流电磁铁电磁学的应用一、电磁基础知识二、电磁感应三、变压器四、电磁铁五、继电器历史人物法拉第——电学之父迈克尔·法拉第(MichaelFaraday,1791—1867年)是19世紀电磁学领域中最伟大的实验物理电家。由于家境贫苦，他只在7岁到9岁读过两年小学。法拉第的贡献之一是提出了场的概念。他反对超距作用的说法，设想带电体、磁体周围空间

2、存在一种物质，起到传递电、磁力的作用，他把这种物资称为电场、磁场．1852年，他引入了电力线(即电场线)、磁力线(即磁感线)的概念，并用铁粉显示了磁棒周围的磁力线形状。场的概念和力线的模型，对当时的传统观念是一个重大的突破。为了纪念他，用他的名字命名电容的单位——法拉。一、电磁基础知识1、电流的磁场磁石吸铁的性质叫做磁性，具有磁性的材料被称为磁性材料，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于分子环流。组成一切物质的分子是一个个的小环形电流，物质被磁化后，分子环流规则排列，

3、从而对外产生磁场。磁场方向规定为小磁针的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，引入磁力线来形象地描绘磁场分布，磁力线在任一点的切线方向为该点的磁场方向。磁现象本质磁性物质的磁化1）磁感应强度B磁感应强度B是表示磁场内某点的磁场强弱和方向的物理量，它是一个矢量。磁感应强度与产生它的电流之间的方向关系满足右螺旋法则。若磁场强度方向与大小相同，称为均匀磁场在国际单位制中，磁感应强度的单位是T(特斯拉)，1T=1Wb/m2。在工程计算中，采用G(高斯)作为磁感应强度的单位，1G=10-4T。2、磁

4、场的基本概念磁感应强度的数学式为2）磁通在均匀磁场中，磁感应强度B与垂直于磁场方向的面积S的乘积，称为通过该截面的磁通Ф，又称为磁通密度。或磁通的单位是韦伯，简称韦，用字母Wb表示。3）磁导率μ磁导率μ是用来表征物质导磁能力的物理量，它的单位是H/m（亨/米）。实验测出，真空（或空气）的磁导率是一个常数，为H/m其他物质的磁导率μ与真空的磁导率μ0的比值，称为该物质的相对磁导率μr，即若某物质μr≥1，称为顺磁物质，如空气，μr=1.000003；若其μr≤1，则称逆磁物质，如铜，μr=0.999995。有些物

5、质的μr非常大，我们将μr>>1的物质称为铁磁材料，如铸钢（μr≈13000），铁、钴、镍及其合金等，μr均非常大且不为常数。而将μr≤1的物质称为非铁磁物质，且μr为常数。铁磁物质的导磁性能很好，在线圈内加上较小的电流便可产生很强的磁场。常用来作变压器、电动机等设备的激励线圈铁心。4）磁场强度H由于磁感应强度与处在磁场中物质的磁导率有关，且铁磁物质的磁导率又不是常数，为了方便对磁场强度的分析和计算，引入了一个描述磁场强弱和方向的辅助量磁场强度H。定义它为磁场中某点的磁感应强度与磁导率之比：H与材料的磁导率无关

6、，仅与产生磁场的电流有关。3、磁路在线圈中通入电流，线圈的周围便产生磁场，磁场的分布常用一些闭合线（磁力线）来描述，磁力线所经过的路径称为磁路。为了获得更强的磁场，常将线圈绕在一定形状的铁心上由于铁心比空气导磁性能更好，这样电流形成的磁力线（磁通）大部分通过铁心而闭合，形成了主磁路，铁心内的磁通称为主磁通Φ0。另一少部分磁力线（磁通）经过空气而闭合形成了次磁路，经空气与线圈交链的磁通称为漏磁通Φσ，在实际应用中，由于漏磁通很少，有时为了便于分析问题，可将其忽略不计。用于产生磁通的电流称为励磁电流，流过励磁电流的

7、线圈称为励磁线圈。由直流电流励磁的磁路称为直流磁路，由交流电流励磁的磁路称为交流磁路。说明：磁路和电路具有相似之处,电路中的电动势是形成电流的原因,磁路中的磁动势是产生磁通的原因磁动势：Fm=NI式中Fm——磁动式，安培（A）N——线圈匝数I——通过线圈的电流。电路中有电阻,磁路中亦有磁阻。它是磁通通过磁路时受Rm的阻碍作用,磁阻Rm的大小与磁路的长度L成正比,与磁路的横截面积S成反比,并与组成磁路材料的磁导率有关。一般说来对于铁磁性材料来说磁导率磁通和磁动式磁阻之间的关系为：不是常数，所以Rm不是常数所以上述

8、公式只能用来定性分析，不能用于磁路计算。二、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于1831年发现磁在一定条件下能使导体产生电流，这一类电磁现象称为电磁感应。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,而且在生产技术上具有划时代的意义。根据电磁感应原理,入们设计并制造了发电机、感应电动机和变压器等电力设备。引言1、直