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汽车电工与电子基础之磁路与变压器讲义(53页)PPT课件

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汽车电工电子技术基础第3章

汽车电工电子技术基础第3章

所以
I
1N

SN U1N
5000 22.7 220
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(3)变压器的阻抗变换作用
i1 A
u1
Φ N1 N2
S i2
a
设变压器副边所接负 载为|ZL|，原边等效输入
u2
|ZL| 阻抗为|Z1|，则有：
X
x
ZL
U2 ， I2
Z1
U1 I1
将变压器的变压比公式和变流比公式代入上式得：
B
bc段是磁化曲线的膝部
磁滞回线。
c
磁滞回线中B的变化 总是落后于H的变化 说明铁磁材料具有磁 滞性。
磁滞回线中H为零时 B并不为零 的现象 说明铁磁材料具有 剩磁性。
b
C点以后是饱和段
ab段是上升段
a H
0 起始磁化曲线
起始磁化 曲线反映 了什么？
oa段是线性段
起始磁化曲线的ab段反映了铁磁材料的高导磁性；c点以后 说明铁磁材料具有磁饱和性。
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4、铁磁材料的分类和用途
铁磁材料根据工程上用途的不同可以分为三大类：
软磁材料 软磁材料具有磁导率很高、易磁化、易去磁的显
著特点，适用于制作各种电机、电器的铁心。
硬磁材料 硬磁材料的磁导率不太高、但一经磁化能保留很
大剩磁且不易去磁，适用于制作各种永久磁体。
矩磁材料 矩磁材料磁导率极高、磁化过程中只有正、负两
机械工业出版社
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第3章 磁 路 和 变 压 器
本章要点 磁路的概念、物理量和定律 直流、交流铁心线圈电路 变压器的工作原理(包括变压、变流和阻抗变换作用) 汽车点火系工作原理
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磁路分析与变压器课件

磁路分析与变压器课件

变压器工作状态与转换
01
02
03
工作状态
变压器通过电磁感应原理 ，实现交流电压、电流和 阻抗的变换，以传输电能 。
电压转换
变压器通过改变一次绕组 和二次绕组的匝数比，实 现电压的升降转换。
电流转换
根据负载阻抗的不同，变 压器可以改变输出电流的 大小。
变压器效率与性能指标
效率
变压器的效率是指在额定负载时，输出的有功功率与输入的 有功功率之比，理想情况下应为100%。
04
变压器设计优化
变压器设计原则与步骤
高效能
优化磁路和电路，降低损耗，提高效 率。
可靠性
确保变压器在规定条件下稳定运行， 具有较长的使用寿命。
变压器设计原则与步骤
• 经济性：在满足性能要求的前提下，降低成本。
变压器设计原则与步骤
要点一
确定规格和参数
根据实际需求和负载要求，确定变压器的规格和参数。
要点二
选择磁路结构
根据变压器的用途和性能要求，选择合适的磁路结构。
变压器设计原则与步骤
设计绕组
根据电压等级和电流大小 ，设计绕组的匝数、线径 和排列方式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
确定窗口尺寸
根据绕组的大小和绝缘要 求，确定窗口尺寸。
优化器身结构
根据实际需要，优化器身 的结构，如铁心结构、绕 组支撑结构等。
变压器材料选择与优化
变压器性能的影响。
改进冷却系统
提高冷却系统的散热能 力和效率，确保变压器 在高温环境下稳定运行
。
05
变压器故障诊断与维护
变压器常见故障与诊断
01
02
03
04
绕组故障
绕组短路、断路、松动或烧毁 等故障，可能导致变压器无法

电工电子技术基础第3章 磁路与变压器PPT课件

电工电子技术基础第3章 磁路与变压器PPT课件

29.07.2020
11
第3章 磁路与变压器
（3）矩磁性材料：很容易被磁化，剩磁大（不易去 磁）。如镁锰铁氧体及锂锰铁氧体等。 适用于存储与记录信号，常用来制作记忆元件，比如 比如计算机内部存储器的磁心和外部设备中的磁鼓、 磁带及磁盘等。
29.07.2020
12
第3章 磁路与变压器
二、涡流与趋肤效应 1.涡流及涡流损耗
29.07.2020
10
第3章 磁路与变压器
5.铁磁性物质的分类和用途
（1）软磁性材料：容易被磁化，但去掉外磁场后，磁 性大部分消失。 如硅钢、铸铁、铸钢、电工钢、坡莫合金、铁氧体等 都属于软磁性材料。 常被用来制造变压器、交流电机和各种继电器的铁心 等。 （2）硬磁性材料：须用较强的外磁场才能使之磁化， 但去掉外磁场后，磁性不易消失，将保留下很强的剩 磁。如碳钢、钴钢、铝镍钴合金、钕铁硼等都属于硬 磁性材料。 适用于制造永久磁铁、磁电式仪表、永磁式扬声器、 耳机中的永久磁铁和小型直流电机中的永磁磁极等。
29.07.2020
25
第3章 磁路与变压器
U1 E1 N1 K U20 E2 N2 • K称为变压器的变压比（简称为变比），该式表明 变压器原、副绕组的电压与原副绕组的匝数成正比。 • 当K>1时为降压变压器， • K<1时为升压变压器。 • 对于已经制成的变压器而言，值一定，故副绕组电 压随原绕组电压的变化而变化。
1.变压器的变压原理（变压器的空载运行）
Байду номын сангаас在u1的作用下，原绕组中有电流i1通过，此时i1=i0 称为空载电流。它在原边建立磁动势i0N1，在铁心中 产生同时交链着原、副绕组的主磁通Φ，主磁通Φ的
存在是变压器运行的必要条件。

磁路和变压器PPT教学课件

磁路和变压器PPT教学课件

U I
220 2
83.5 11083.5 12.5
j109.3 Ω
Ro 12.5 Ω，X o 109.3 Ω
（2）铜损： PCu I 2 R 22 1 4 W 铁损： PFe P PCu 50 4 46 W
或： PFe I 2 Ro 22 (12.5 1) 46 W
线几乎成矩形。
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3.1.4 交流铁心线圈电路
1．电压、电流和磁通的关系
设线圈的电阻为R，主
i
Φ
磁电动势为e和漏感电动势 + e
为eσ，由KVL，有：
u e
Φσ
－
u e e iR
设主磁通按正弦规律变化： m sin t ，则：
e
N
d dt
Nm
cost
Em
sin(t
90)
e
的有效值为：E
(c) 直流电机的磁路
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3.1.1 磁路的基本物理量
1．磁感应强度B
磁感应强度B是表示磁场内某点磁场强弱及 方向的物理量。 B的大小等于通过垂直于磁场方 向单位面积的磁力线数目，B的方向用右手螺旋 定则确定。单位是特斯拉(T)。
2．磁通Φ
均匀磁场中磁通Φ等于磁感应强度B与垂直 于磁场方向的面积S的乘积，单位是韦伯(Wb)。
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磁 化
B
ab
曲
线O
B
Br
－Hc
O
Hc H
磁 滞 回
H
线
铁磁材料的类型：
软磁材料：磁导率高，磁滞特性不明显，矫顽
力和剩磁都小，磁滞回线较窄，磁滞损耗小。
硬磁材料：剩磁和矫顽力均较大，磁滞性明显，
磁滞回线较宽。

《磁路与变压器》PPT课件

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§5 交流磁路的分析
i ue
e
： 主磁通 ：漏磁通 i ：励磁电流
交流磁路 即用交流来励磁的磁路
整理ppt
26
分析交流磁路较为复杂，其在电磁关系、电压、电流及功率损耗等方面都和直流磁路有所不同。
1 电磁关系
i ue
e
u i（FiN）
e N d dt
e
N d dt
整理ppt
27
2 电压、电流关系
1 磁路
i
u
： 主磁通
：漏磁通
i ：励磁电流
在铁芯线圈中，铁芯是由高导磁率的材料作成的。当线圈通有电流时，磁通的绝大部分通过铁芯
而闭合，称为主磁通；只有一小部分通过周围的空气隙而闭合，称为漏磁通。这种人为形成的磁通的 路径，即主磁通通过的路径就称为磁路。而产生整磁理通pp的t 电流称为励磁电流（当为直流时称为1直3 流励磁，
要增加17倍，增加了用铁量。 整理ppt
=BS 23
例
I
已知：环形铁芯线圈的内径为 10cm，外径为15cm；铁芯材料 为铸钢；空气隙长度为0.2cm，
I=1A，B=0.9T。
求：线圈匝数N=？
整理ppt
24
解
磁路的平均长度为：
l101539.（ 2cm）
2
由铸钢的磁化曲线可查得：
I
B=0.9T→H1=500A/m
在 f、N和S不变的前提下， 只要U不变， m、 Bm也
基本不变。
整理ppt
在交流磁路中，u
不变时， 也不变。
的变化将引起磁阻的变 化，i也随之变化。
29
交流磁路和直流磁路的比较
交流磁路
m
U 4.44

磁路和铁心变压器课件

磁路和铁心变压器课件
强制冷却
强制冷却是指通过外部设备如风扇、 散热器等将变压器产生的热量带走， 以降低变压器的温度。常见的强制冷 却方式有风冷、水冷和油冷等。
04
磁路在铁心变压器中的 应用
磁路在电压变换中的应用
01
02
03
电压变换原理
利用磁路中的磁场能量实 现电压的升高或降低。
Hale Waihona Puke 变压器匝数比通过改变变压器原副边的 匝数比，实现电压的变换 。
磁导率和相对磁导率
磁导率
磁导率是描述物质磁性的物理量，表 示物质对磁场的影响程度，常用符号 μ表示。
相对磁导率
相对磁导率是物质相对于真空的磁导 率，常用符号μr表示。相对磁导率大 于1表示物质具有顺磁性，小于1表示 物质具有抗磁性。
02
铁心变压器的工作原理
变压器的工作方式
变压器通过电磁感应原理进行 工作，原边和副边线圈分别缠 绕在铁心两侧。
控制措施
为了减小噪声和振动，可以采取多种控制措施， 如改进磁路设计、增加减震装置等。
06
铁心变压器的应用和发 展趋势
铁心变压器在电力系统中的应用
1 2
电压转换
铁心变压器在电力系统中用于升高或降低电压， 以满足输电、配电和用电设备的电压需求。
隔离作用
通过铁心变压器，电力系统中的不同部分可以相 互隔离，提高系统的安全性和稳定性。
率之比，通常用百分数表示。
效率计算
效率计算公式为输出功率/输入功 率，即$eta = frac{P_{2}}{P_{1}}$ 。
效率影响因素
变压器效率受多种因素影响，如铁 心材料、线圈电阻、磁路设计等。
变压器的温升
温升
变压器温升是指变压器在工作过 程中，由于线圈和铁心等部分损 耗而产生的热量，导致温度升高

汽车电子电工技术-磁路和变压器


E
Em 2
2πfNΦm 2
4.44 fNΦm
由于线圈电阻 R 和感抗X(或漏磁通)较小, 其
电压降也较小，与主磁电动势 E 相比可忽略，故有
U E
U E 4.44 fNm 4.44 fNBmS (V)
式中：Bm是铁心中磁感应强度的最大值，单位为T； S 是铁心截面积，单位为m2。
3.2.3 功率损耗
e -N d dt
3.1.3 磁路的基本定律
（2）自感和互感
自感：当线圈中电流变化时，便在线圈周围产生 变化的磁通，这个变化的磁通穿过线圈本身时，线 圈中便产生感应电动势。这种由于线圈本身电流变 化而产生感应电动势的现象称为自感，所产生的电 动势称为自感电动势。
d d
eL -N dt = dt
（a）整块铁块 （b）叠层铁芯
3.1.2 磁性材料的磁性能
3.涡流损耗 涡流的存在会使电气设备的铁芯发热而消耗电
功率，称为涡流损耗，这对电气设备是不利的。 为了减小涡流损耗，电气设备的铁芯一般都不
用整体的铁芯，而用硅钢片叠成。硅钢片由含硅 2.5%的硅钢轧制而成，其厚度为0.35～1mm。硅钢 片表面涂有绝缘层，使片间相互绝缘。图（b）所示 为由硅钢片压制成的线圈铁芯，使得涡流大大减小。
U RI ( E σ ) ( E ) RI jXσ I ( E )
E jX I X L 称为漏磁感抗
3.2.2 电压电流关系
设主磁通 msin t, 则
e
N
d
dt
N
d dt
( msin t )
N mcos t
2πfNmsin( t 90) Emsin( t 90)
有效值
（a）磁场中通电导体所受作用力 （b）左手定则

汽车电工与电子基础知识PPT(共53页)


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（1）变压器的电压变换作用。 变压器原边绕组施加额定电压，副边绕组
开路（不接负载）的情况，称为空载运行。
变压器工作示意图
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目录页
想一想
汽车点火线圈初级绕组的匝数约为220匝，次级 绕组约为11000匝。若初级绕组的电压U1=12V，则点 火线圈的变比及次级绕组的电压各是多少？
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61、在清醒中孤独，总好过于在喧嚣人 群中寂 寞。
•
62、心里的感觉总会是这样，你越期待 的会越 行越远 ，你越 在乎的 对你的 伤害越 大。
•
63、彩虹风雨后，成功细节中。
•
64、有些事你是绕不过去的，你现在逃 避，你 以后就 会话十 倍的精 力去面 对。
•
65、只要有信心，就能在信念中行走。
•
66、每天告诉自己一次，我真的很不错 。
•
3、起点低怕什么，大不了加倍努力。人 生就像 一场马 拉松比 赛，拼 的不是 起点， 而是坚 持的耐 力和成 长的速 度。只 要努力 不止， 进步也 会不止 。
•
4、如果你不相信努力和时光，那么时光 第一个 就会辜 负你。 不要去 否定你 的过去 ，也不 要用你 的过去 牵扯你 的未来 。不是 因为有 希望才 去努力 ，而是 努力了 ，才能 看到希 望。
•
31、我们无法选择自己的出身，可是我 们的未 来是自 己去改 变的。
•
32、命好不如习惯好。养成好习惯，一 辈子受 用不尽 。
•
33、比别人多一点执着，你就会创造奇 迹。
•
50、想像力比知识更重要。不是无知 ，而是 对无知 的无知 ，才是 知的死 亡。
•
51、对于最有能力的领航人风浪总是格 外的汹 涌。

电子技术(电工学Ⅱ)(第3版)课件：磁路与变压器


1 2 3 4 5 6 7 8 9 (×103) H/(A/m)
c
c
b
b
a
a
H/(A/m) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 (×103)
图7-7 不同材料的磁化曲线
【例7-1】一个闭合的均匀的铁心线圈，其匝数为300，铁心中的磁 感应强度为0.9T，磁路的平均长度为45cm，试求：(1)铁心材料为铸 铁时线圈中的电流；(2)铁心材料为硅钢片时线圈中的电流。
F
线
圈
铁 心
拍合式
螺管抽吸式
铁 心
F
F
线 圈
衔
直动式
铁
常见电磁铁的结构
7.6.2 电磁铁吸力的计算 根据电源类型电磁铁分为直流电磁铁和交流电磁铁两种。
直流电磁铁吸力的大小与气隙的截面积S0及气隙中的磁感 应强度B0的平方成正比。基本公式如下：
F
10 7 8π
B02 S0
交流电磁铁磁感应强度周期性交变，其吸力是周期性变化
铜损 (PCU) ：绕组导线电阻所致。
铁损( PF)E：
磁滞损失：磁滞现象引起铁芯发热， 造成的损失。
涡流损失：交变磁通在铁芯中产生
P2
P1
P2
P2 PFe
的感应电流（涡流），
P造Cu成的损失。
变压器绕组极性
同极性端(同名端) 当电流流入两个线圈(或流出）时，若产生的磁通
方向相同，则两个流入端称为同极性端（同名端）。或 者说，当铁芯中磁通变化（增大或减小）时，在两线圈 中产生的感应电动势极性相同的两端为同极性端。
P I2
100 42
6.25
Ω
RFe

磁路与变压器资料课件

变压器工作原理
变压器是利用电磁感应原理实现电压、电流和阻抗变 换的电气设备。当交流电压施加在变压器的一次绕组 时，产生交变磁通，该磁通穿过二次绕组，产生感应 电动势。根据电磁感应定律，感应电动势的大小与磁 通的变化率成正比。由于一次绕组和二次绕组匝数不 同，因此一次绕组和二次绕组上的感应电动势也不同 ，从而实现电压的变换。
02
磁路设计要考虑材料的 成本和可获得性，以及 材料的物理和机械性能 。
03
磁路设计要尽可能减小 磁滞、涡流和磁饱和等 效应，以提高变压器的 效率。
04
磁路设计要考虑散热问 题，以保证变压器在正 常工作温度下运行。
04
变压器性能分析
变压器效率与损耗
变压器效率
变压器效率是指在正常工作条件下，其输出功率与输入功率的比值，是衡量变压 器性能的重要指标。
磁感应
描述磁场对通电导体作用的物理量， 其大小与导体在磁场中的长度、电流 大小及磁场强度有关。
磁通
穿过某一面积的磁力线总数，反映了 磁场在某一区域的强弱。
磁导率与磁阻
磁导率
描述材料导磁性能的物理量，其值越大表示导磁性能越好。
磁阻
反映磁场传播速度的物理量，与磁导率成反比关系。
02
变压器原理
变压器工作原理
感谢观看
变压器损耗
变压器在运行过程中会产生铁损和铜损，铁损主要是由于磁滞和涡流现象引起的 ，而铜损则是由电流通过绕组时产生的电阻损耗。
变压器绝缘与散热
变压器绝缘
变压器绝缘是保证变压器正常运行的重要条件，主要分为内 绝缘和外绝缘，内绝缘是变压器油、纸、纸板等绝缘材料， 外绝缘则是变压器外部的绝缘套管和绝缘子等。
变压器设计制造中的挑战与解决方案
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  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
比、变流比的概念；了解点火线圈的作用、结构和原理。
建议学时：24学时
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一、电磁感应
1.法拉第电磁感应实验 2.楞次定律 3.自感现象和互感现象
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1.法拉第电磁感应实验
【实验1】：如图所示，当AB沿切割磁力线方向运 动时，电流表中指针会向一边偏转，证明有感生 电动势产生，并产生感生电流。
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【实验2】：如图所示，当磁棒插进线圈的过程 中，电流计的指针发生了偏转；磁棒从线圈内 抽出，电流计的指针发生反向偏转。
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实验证明，直导体中的感应电动势的大小与磁 感应强度（B）、导体长度（L）以及导体运动 速度（v）有关，用公式表达为
线圈中感应电动势的大小与系安全中磁通量的 变化快慢和线圈匝数有关，即
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2）自感电动势
定义：自感现象中产生的电动势。
作用：阻碍电流的变化——当电流增大时，自 感电动势阻碍电流增大；当电流减小时，自感 电动势阻碍电流减小。
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3）互感圈产生感应电动势的现象叫互感现象。
▪ 互感现象示意图
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4）互感电动势
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3）霍尔传感器
霍尔集成电路原理图
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2.霍尔传感器的应用
1）测转速或转数 2）各种实用电路
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1）测转速或转数
霍尔测速器原理图
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2）各种实用电路
电路1 防盗报警器
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电路2 公共汽车门状态显示器
公共汽车车门霍尔传感器
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四、变压器
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2.楞次定律
楞次定律可表述为：闭合回路中感应电流的 方向，总是使得它所激发的磁场来阻碍引起 感应电流的磁通量的变化。
楞次定律可简练地表述为：感应电流产生的 磁通总是试图阻碍原磁通的变化。
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楞次定律实验图
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用楞次定律判断感应电流（电动势）的方法：
（1）先确定原磁场方向； （2）确定磁通量的变化趋势（增大或减小）； （3）应用楞次定律确定感应电流产生的磁场方向
（增反减同）；
（4）用安培定则判定感应电流的方向（右手螺旋 定则）。
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3.自感现象和互感现象
1）自感现象 2）自感电动势 3）互感现象 4）互感电动势
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1）自感现象
定义：由于导体本身的电流发生变化而产生的 电磁感应现象，叫做自感现象。
两种典型实例： （1）通电自感 （2）断电自感
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2.汽车点火系统的点火线圈与电路
1）汽车点火线圈 2）点火系统的基本组成与电路
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1）汽车点火线圈
点火线圈原理
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根据磁路和结构的不同，汽车点火线圈可分 为开磁路和闭磁路点火线圈。
开磁路点火线圈多用于传统点火系统及普通 电子点火系统；闭磁路点火线圈具有漏磁少、 转换效率高、结构简单、体积小、质量轻等 优点，多应用于高能电子点火系统及电控点 火系统。
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2）磁场
在磁铁周围存在着磁力作用的空间，当另 一磁铁或通电导体置入该空间时，就会受到磁 力的作用，人们把这种磁力空间叫做磁场。
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3）铁磁物质的分类
（1）软磁材料。 （2）硬磁材料。 （3）矩磁材料。
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磁滞回线
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2.磁路
磁通集中通过 的闭合路径称 为磁路。
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三、霍尔效应
1.霍尔效应、霍尔元件及霍尔传感器 2.霍尔传感器的应用
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1.霍尔效应、霍尔元件及霍尔传感器
1）霍尔效应 2）霍尔元件 3）霍尔传感器
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1）霍尔效应
霍尔电压产生原理图
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2）霍尔元件
根据霍尔效应，人们用半导体材料制成 的元件叫霍尔元件。
霍尔元件具有对磁场敏感、结构简单、 体积小、频率响应宽、输出电压变化大和使 用寿命长等优点。
1.变压器的基本结构和工作原理 2.汽车点火系统的点火线圈与电路
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1.变压器的基本结构和工作原理
1）变压器的结构 2）变压器的原理
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1）变压器的结构
变压器主要由铁芯和绕组两大部分构成。
变压器结构图 a）芯式变压器； b）壳式变压器
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2）变压器的原理
（1）变压器的电压变换作用。 （2）变压器的电流变换作用。
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想一想
常用的气体打火机是如何实现点火的？
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二、铁磁物质与磁路
1.铁磁物质定义与分类 2.磁路
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1.铁磁物质定义与分类
1）铁磁物质 2）磁场 3）铁磁物质的分类
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1）铁磁物质
铁、镍、钴等金属或它们的合金称为铁 磁物质或铁磁材料。能吸引铁磁物质的性质 叫做磁性，具有磁性的物体叫磁铁。
互感电动势的大小与互感磁通量的变化率以 及线圈的匝数成正比。
▪ 点火线圈工作原理图
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互感电动势的方向判断方法（参照互感现象 示意图）：
（1）根据线圈中电流的方向，确定线圈中互感 磁通的方向；
（2）根据线圈1中电流变化的趋势，确定通过线 圈2中互感磁通的变化趋势；
（3）根据楞次定律判定线圈2中感应磁通的方向； （4）根据右手螺旋定则判定互感电流的方向。
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（2）变压器的电流变换作用。
变压器原绕组加上额定电压，副绕组接上 负载ZL的工作情况，称为负载运行。
变压器原、副绕组的电流与其绕组的匝数 成反比。
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想一想
汽车点火线圈初级绕组的匝数约为220匝，次级 绕组约为11000匝。若初级绕组的低压电流I1=4A， 次级绕组的电流是多少？
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单元三 磁路与变压器
一、电磁感应 二、铁磁物质与磁路 三、霍尔效应 四、变压器 单元小结
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学习目标
完成本单元学习后，你应能： 1.深刻理解电磁感应的实质、重点掌握楞次定律的基本内容、
理解自感和互感的异同； 2.建立磁路的概念并了解磁物质的分类； 3.了解霍尔效应原理及其应用； 4.结合实物了解变压器的基本结构、理解其工作原理及变压
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（1）变压器的电压变换作用。 变压器原边绕组施加额定电压，副边绕组
开路（不接负载）的情况，称为空载运行。
变压器工作示意图
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想一想
汽车点火线圈初级绕组的匝数约为220匝，次级 绕组约为11000匝。若初级绕组的电压U1=12V，则点 火线圈的变比及次级绕组的电压各是多少？
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