汽车电工电子技术基础第4章.ppt

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1、第4章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

2、围空间存在一种物质，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

3、流规则排列，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=

4、10-4T。2、磁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=

5、0.999995。有些物质的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

6、导率之比：H与材料的磁导率无关，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

7、通的电流称为励磁电流，流过励磁电流的线圈称为励磁线圈。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

8、关系为：不是常数，所以Rm不是常数所以上述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