汽车电工电子技术 教学课件 作者 安宗权 主编 第三章 磁与电磁感应.ppt

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1、[能力目标]1.能用电磁学基本原理解释电流磁效应、电磁力现象及自感与互感；2.能解释点火线圈的工作原理。[知识目标]1.能理解磁场的四个基本物理量；2.了解基本电磁现象；3.掌握磁路的基本定律；4.掌握点火线圈的基本工作原理。第三章磁与电磁感应第三章磁与电磁感应碳罐电磁阀起动机发电机点火线圈第一节磁场的基本概念及物理量a)b)c)图3-1磁力线a)磁铁的磁力线b)同极性磁极相互排斥c)异极性磁极相互吸引第一节磁场的基本概念及物理量如空气、木材、纸、铝等。注意铁磁性物质的磁导率µ是个变量，它随磁场的强弱而变化。非磁性材料铁磁性材料如铁、钴

2、、镍及其合金等。所以电器设备如变压器、电机都将绕组套装在铁磁性材料制成的铁心上。图3-2低磁阻物质对磁力线的影响第一节磁场的基本概念及物理量一、磁感应强度磁感应强度B是表示磁场空间某点的磁场强弱和方向的物理量。它是矢量。磁场对电流(或运动电荷)有作用，而电流(或运动电荷)也将产生磁场。电流(或运动电荷)电流(或运动电荷)磁场第一节磁场的基本概念及物理量第一节磁场的基本概念及物理量磁感应强度B的大小及方向：电流强度为I长度为l的电流元，在磁场中将受到磁力的作用。实验发现，力的大小不仅与电流元I·l的大小有关，还与其方向有关。当l的方向与B

3、的方向垂直时电流元受力为最大F=Fmax，此时规定，磁场的大小磁场的方向，由三个矢量成右旋系的的关系来定义。B的单位为特斯拉(T)第一节磁场的基本概念及物理量a）b)图3-3带电导体在磁场中的受力a）导体受到的作用力b)左手定则第一节磁场的基本概念及物理量当然，对磁感应强度的定义也可从运动电荷的角度进行定义。SNlIlI同理，三个矢量也构成右旋系关系。如洛仑兹力公式所表示第一节磁场的基本概念及物理量二、磁通磁感应强度B在面积S上的通量积分称为磁通如果是均匀磁场，即磁场内各点磁感应强度的大小和方向均相同，且与面积S垂直，则该面积上的磁通为

4、或故又可称磁感应强度的数值为磁通密度。第一节磁场的基本概念及物理量用磁力线描述磁场，磁力线密度就反映磁场的大小。通过某一面积的磁力线总数应表示通过该面积的磁通的大小。由于磁通的连续性，磁力线是闭合的空间曲线。磁通的单位是韦伯(Wb)，在工程中常用电磁制单位麦克斯韦(Mx)，两者关系为根据电磁感应公式磁通的单位为伏·秒(V·s)，由此，磁感应强度的单位也可表示为韦伯每平方米(Wb/m2)。第一节磁场的基本概念及物理量三、磁导率磁导率μ是表示磁场空间媒质磁性质的物理量，是物质导磁能力的标志量。前面已导出环形线圈的磁场强度H，可得磁感应强度B

5、为磁导率的单位真空磁导率μ0：实验测得，真空的磁导率第一节磁场的基本概念及物理量相对磁导率：上式说明，在同样电流的情况下，磁场空间某点的磁感应强度与该点媒质的磁导率有关，若媒质的磁导率为μ，则磁感应强度B将是真空中磁感应强度的μr倍。自然界的所有物质可根据磁导率的大小，大体上可分为磁性材料和非磁性材料两大类。非磁性材料的相对磁导率为常数且接近于1；磁性材料的相对磁导率则很大。第一节磁场的基本概念及物理量四、磁场强度磁场强度H是计算磁场时常用的物理量，也是矢量。它与磁感应强度矢量的关系为安培环路定律上式左侧为磁场强度矢量沿闭合回线的线积分

6、；右侧是穿过由闭合回线所围面积的电流的代数和。电流的符号规定为：闭合回线的围绕方向与电流成右旋系时为正，反之为负。第一节磁场的基本概念及物理量以环形线圈为例，计算线圈内的磁场强度。xISHx线圈内为均匀媒质，取磁力线作为闭合回线，且以磁场强度的方向为回线的绕行方向。于是其中N为线圈的匝数；Hx是半径为x处的磁场强度。乘积IN是产生磁通的原因，称为磁动势，用F表示。第二节电流的磁效应图3-4直线载流导体周围磁场图3-5螺旋载流导体周围磁场第三节磁路的基本定律磁路：磁通所通过的路径。主磁通：由于铁心的导磁性能比空气要好得多，所以绝大部分磁

7、通将在铁心内通过,这部分磁通称为主磁通。漏磁通：围绕载流线圈、部分铁心和铁心周围的空间，还存在少量分散的磁通，这部分磁通称为漏磁通。第三节磁路的基本定律主磁路：主磁通所通过的路径。漏磁路：漏磁通所通过的路径。励磁线圈：用以激励磁路中磁通的载流线圈。励磁电流：励磁线圈中的电流。直流:直流磁路例如:直流电机交流:交流磁路例如:变压器第三节磁路的基本定律a)b)c)图3-6各种磁路a)直流电机磁路b)变压器磁路c)电磁铁磁路第三节磁路的基本定律一、安培环路定律安培环路定律：磁场强度矢量在磁场中沿任何闭合回路的线积分，等于穿过该闭合回路所包围面

8、积内电流的代数和计算电流代数和时，与绕行方向符合右手螺旋定则的电流取正号，反之取负号。若闭合回路上各点的磁场强度相等且其方向与闭合回路的切线方向一致，则第三节磁路的基本定律为了使励磁电流产生尽可能大的磁通，