《汽車電工電子基礎(chǔ)》課件 -4電磁感應(yīng)現(xiàn)象

新能源汽車檢測與維修專業(yè)基礎(chǔ)課汽車電工電子基礎(chǔ)汽車工程系新能源汽車教研組汽車工程系新能源汽車教研組磁場（2課時）

01應(yīng)知、應(yīng)會

02課程內(nèi)容

03課后小結(jié)

04課堂考核本節(jié)課的我們應(yīng)該完成的內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組Part01應(yīng)知、應(yīng)會汽車工程系新能源汽車教研組電磁感應(yīng)現(xiàn)象01了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象汽車工程系新能源汽車教研組0203040506理解右手定則，掌握右手定則理解楞次定律初步學(xué)會綜合使用三個定則認(rèn)識汽車中的交流發(fā)電機(jī)學(xué)會操作電磁學(xué)實驗Part02課程內(nèi)容汽車工程系新能源汽車教研組1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象汽車工程系新能源汽車教研組科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)體相對于磁場運(yùn)動且切割磁感線，或者線圈中的磁通發(fā)生變化時，在導(dǎo)體或線圈中都會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象。若導(dǎo)體或線圈構(gòu)成閉合回路，則導(dǎo)體或線圈中將有電流通過。1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象汽車工程系新能源汽車教研組1.直導(dǎo)體的電磁感應(yīng)現(xiàn)象在均勻磁場中放置一根導(dǎo)體AB。導(dǎo)體兩端連接一個檢流計，當(dāng)導(dǎo)體垂直切割磁感線時，可以明顯地觀察到檢流計指針偏轉(zhuǎn)。這說明導(dǎo)體回路中有電流存在。另外，當(dāng)使導(dǎo)體平行于磁感線方向運(yùn)動時，檢流計指針不偏轉(zhuǎn)，這說明導(dǎo)體回路中不產(chǎn)生電流。這個實驗說明，當(dāng)導(dǎo)體相對于磁場運(yùn)動且切割磁感線時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。3.電磁感應(yīng)現(xiàn)象汽車工程系新能源汽車教研組2.線圈的電磁感應(yīng)現(xiàn)象

實驗中，空心線圈兩端連接檢流計。當(dāng)用一塊條形磁鐵快速插入線圈時，會觀察到檢流計指針向一個方向偏轉(zhuǎn)；如果條形磁鐵在線圈內(nèi)靜止不動，則檢流計指針不偏轉(zhuǎn)；將條形磁鐵由線圈中迅速拔出，會觀察到檢流計指針向另一個方向偏轉(zhuǎn)。這個實驗說明，當(dāng)線圈中的磁通發(fā)生變化時，線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。2.右手定則汽車工程系新能源汽車教研組1.感應(yīng)電動勢的方向做切割磁感線運(yùn)動的直導(dǎo)體產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向可由右手定則判斷：平伸右手，拇指與其余四指垂直，讓磁感線垂直穿過掌心，使拇指指向直導(dǎo)體運(yùn)動方向，則其余四指所指的方向就是感應(yīng)電動勢的方向（或感應(yīng)電流的方向）。2.右手定則汽車工程系新能源汽車教研組2.感應(yīng)電動勢的大小

實驗證明：在均勻磁場中，做切割磁感線運(yùn)動的直導(dǎo)體，其感應(yīng)電動勢E的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、直導(dǎo)體的有效長度l、直導(dǎo)體的運(yùn)動速度v以及直導(dǎo)體的運(yùn)動方向與磁感線之間的夾角α的正弦值成正比。其計算公式為：3.楞次定律汽車工程系新能源汽車教研組楞次定律：感應(yīng)電流具有這樣的方向，即感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。我們把它簡單總結(jié)為，“來拒去留”。楞次定律是能量守恒定律在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的具體體現(xiàn)。3.楞次定律汽車工程系新能源汽車教研組如左圖所示，當(dāng)將條形磁鐵插入通電線圈時，根據(jù)“來拒去留”的規(guī)律，通電線圈上方相當(dāng)于磁場的N極，此時，用右手螺旋定則就可以很輕松地判斷出回路中電流的方向。同理，當(dāng)將條形磁鐵拔出通電線圈時，如圖所示，根據(jù)“來拒去留”的規(guī)律，通電線圈上方相當(dāng)于磁場的S極，再用右手螺旋定則，就可以判斷出回路中電流的方向。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組1.

發(fā)電機(jī)的概念電能是現(xiàn)代社會中最主要的能源之一。發(fā)電機(jī)是將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備，它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動力機(jī)械驅(qū)動，將水流、氣流、燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換為電能。

如圖所示為典型的先將氣流的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的風(fēng)力發(fā)電。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組2.發(fā)電機(jī)的工作原理發(fā)電機(jī)一般由提供磁場的轉(zhuǎn)子和由導(dǎo)線組成的定子組成。轉(zhuǎn)子（磁場）在定子（導(dǎo)線）中不斷轉(zhuǎn)動，使磁場與導(dǎo)線相對運(yùn)動，產(chǎn)生電流。由于磁場與導(dǎo)線的位置不斷變化，所以產(chǎn)生的電流也是不斷變化的。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組3.交流發(fā)電機(jī)的基本構(gòu)造目前國內(nèi)外生產(chǎn)的汽車交流發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)基本相同，汽車交流發(fā)電機(jī)多以有刷交流發(fā)電機(jī)為主，其主要由轉(zhuǎn)子、定子、前/后端蓋、風(fēng)扇、整流器、元件板等組成。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組（1）交流發(fā)電機(jī)各部分結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子軸、勵磁繞組、滑環(huán)等組成?；h(huán)與裝在后端蓋內(nèi)的兩個電刷接觸，兩個電刷通過引線分別接在兩個接線柱上，這兩個接線柱即交流發(fā)電機(jī)的F（磁場）接線柱和“-”（搭鐵）接線柱。當(dāng)這兩個接線柱與直流電源連接時，便有電流通過勵磁繞組，從而產(chǎn)生磁場。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組定子定子由定子鐵芯和定子繞組組成。定子鐵芯由相互絕緣的內(nèi)圓帶嵌線槽的圓環(huán)狀硅鋼片疊成。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組嵌線槽內(nèi)嵌入三相對稱的定子繞組。定子繞組的接法有星形、三角形兩種方式，一般采用星形連接，即每相繞組的首端分別與整流器的硅二極管連接，每相繞組的尾端接在一起，形成中性點(diǎn)N。圖示為定子繞組的結(jié)構(gòu)和連接圖。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組整流器交流發(fā)電機(jī)中整流器的作用是將定子繞組產(chǎn)生的三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電。整流器一般由6只硅整流二極管及其散熱板所組成，如圖所示。整流二極管的工作電流大、反向電壓高。交流發(fā)電機(jī)整流二極管有正極管和負(fù)極管之分，引出線為二極管正極的稱為正極管，引出線為二極管負(fù)極的稱為負(fù)極管。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組端蓋

交流發(fā)電機(jī)的前、后端蓋均由鋁合金壓鑄或用砂模鑄造而成，這是因為鋁合金為非導(dǎo)磁性材料，可減少漏磁并具有輕便、散熱性能良好的優(yōu)點(diǎn)。為了提高軸承孔的機(jī)械強(qiáng)度，增加其耐磨性，在發(fā)電機(jī)端蓋的軸承孔內(nèi)鑲有鋼套。為了保證交流發(fā)電機(jī)在工作時不致因溫升過高而損壞，在交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上裝有風(fēng)扇；后端蓋上有進(jìn)風(fēng)口，前端蓋上有出風(fēng)口，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸旋轉(zhuǎn)時，風(fēng)扇也一起旋轉(zhuǎn)，使空氣高速流經(jīng)交流發(fā)電機(jī)內(nèi)部，對交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組電刷電刷總成由兩只電刷、電刷彈簧和電刷架組成，兩只電刷裝在電刷架的孔內(nèi)，借電刷彈簧的壓力與滑環(huán)保持接觸，用于給交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組提供磁場電流。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組（2）交流發(fā)電機(jī)的勵磁方式勵磁方式就是產(chǎn)生磁場的方式。當(dāng)轉(zhuǎn)子中通過電流時，轉(zhuǎn)子就會產(chǎn)生磁場，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁場的大小與通過的電流有關(guān)，通過轉(zhuǎn)子的電流稱為勵磁電流。交流發(fā)電機(jī)開始發(fā)電時，需由蓄電池供給勵磁電流，此時為他勵。當(dāng)交流發(fā)電機(jī)達(dá)到蓄電池電壓時，即由交流發(fā)電機(jī)自己供給勵磁電流，也就是由他勵轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣睢?.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組（3）交流發(fā)電機(jī)的特性交流發(fā)電機(jī)的特性有輸出特性、空載特性和外特性，其中以輸出特性最為重要。輸出特性

交流發(fā)電機(jī)的輸出特性，又叫作負(fù)載特性或輸出電流特性。它是指交流發(fā)電機(jī)向負(fù)載供電時，保持輸出電壓恒定（對12V的交流發(fā)電機(jī)規(guī)定為14V，對24V的交流發(fā)電機(jī)規(guī)定為28V），即在μ=常數(shù)的情況下，交流發(fā)電機(jī)的輸出電流與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為I=f（n）的函數(shù)關(guān)系。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組空載特性

交流發(fā)電機(jī)空載時，交流發(fā)電機(jī)端電壓與轉(zhuǎn)速的關(guān)系稱為空載特性，即I=0時，U=f（n）的函數(shù)關(guān)系。4.交流發(fā)電機(jī)汽車工程系新能源汽車教研組外特性

外特性是指轉(zhuǎn)速一定時，交流發(fā)電機(jī)的端電壓與輸出電流的關(guān)系，即n=常數(shù)時，U=f（I）的函數(shù)關(guān)系。Part03課后小結(jié)汽