汽車電工電子技術(shù)項(xiàng)目三汽車常用電磁器件的檢修汽車輪速傳感器故障檢修任務(wù)2任務(wù)描述車主起動(dòng)車輛后,發(fā)現(xiàn)ABS報(bào)警燈、ESP報(bào)警燈分別亮黃燈,請(qǐng)查找原因并排除故障。任務(wù)引導(dǎo)1.ABS和ESP分別是什么功能?2.生活中有哪些東西運(yùn)用了電磁感應(yīng)原理?請(qǐng)思考：磁鐵周圍有磁場,通電直導(dǎo)線的周圍也有磁場。例如,一根直導(dǎo)線垂直穿過水平放置的紙板,在紙板上均勻地撒些鐵粉,當(dāng)直導(dǎo)線通電時(shí),鐵粉以導(dǎo)線為中心形成許多同心圓;鐵粉的分布情況表示磁感應(yīng)線分布情況。若直導(dǎo)線中電流消失,則紙板上的鐵粉又呈均勻分布,從而證明了“電生磁”,即磁場是伴隨電流而存在的,而電流永遠(yuǎn)被磁場所包圍。一、通電直導(dǎo)線的磁場經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明,磁場方向與電流方向有關(guān)。若直導(dǎo)線中的電流向上,則其周圍磁場方向是逆時(shí)針方向;若直導(dǎo)線中的電流向下,則磁場方向?yàn)轫槙r(shí)針方向,如圖所示。為了討論問題方便起見,規(guī)定用符號(hào)“”“☉”分別表示電流或磁感應(yīng)線垂直進(jìn)入和流出紙面的方向。一、通電直導(dǎo)線的磁場通電直導(dǎo)線周圍磁場方向與導(dǎo)線中的電流方向之間的關(guān)系可用安培定則(又稱右手螺旋定則)進(jìn)行判定。其具體方法是:右手拇指指向電流方向,其余四指彎曲握住直導(dǎo)線,則彎曲四指的方向就是磁感應(yīng)線的環(huán)繞方向。

實(shí)驗(yàn)證明,通電直導(dǎo)線四周的磁感應(yīng)線距直導(dǎo)線越近,磁感應(yīng)線越密,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大;反之,磁感應(yīng)線越疏,磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。導(dǎo)線中通過電流越大,靠近直導(dǎo)線的磁感應(yīng)線越密集,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大;反之,導(dǎo)線中通過電流越小,靠近直導(dǎo)線的磁感應(yīng)線越稀疏,磁感應(yīng)強(qiáng)度越小。二、通電螺線管的磁場將小磁針放在螺線管附近,當(dāng)螺線管不通電時(shí),磁針沒有偏轉(zhuǎn);當(dāng)通電時(shí),磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這就說明通電螺線管周圍有磁場存在。對(duì)于一個(gè)確定的螺線管,磁場的強(qiáng)弱與螺線管中所通過的電流大小成正比。通電螺線管的磁場方向與螺線管中通過的電流方向的關(guān)系,用右手螺旋定則進(jìn)行判定。右手螺旋定則的內(nèi)容是:用右手握住螺線管,讓彎曲的四指所指的方向與螺線管中流過的電流方向一致,那么拇指所指的那一端就是螺線管的N極。通電螺線管的磁場與條形磁鐵的磁場相似。因此,一個(gè)通電螺線管相當(dāng)于一塊條形磁鐵。三、磁場對(duì)載流直導(dǎo)線的作用若將載流直導(dǎo)線放入磁場中,兩者之間也會(huì)產(chǎn)生力。在圖(a)中,U形磁鐵中水平放置一根直導(dǎo)線,它與磁感應(yīng)線垂直。當(dāng)導(dǎo)線上沒有電流通過時(shí),導(dǎo)線在磁場里靜止不動(dòng)。當(dāng)導(dǎo)線上有電流通過,且背離讀者而去(即進(jìn)入紙面方向)時(shí),則導(dǎo)線因受磁場作用而向左運(yùn)動(dòng)。若改變導(dǎo)線中的電流方向[見圖(b)],即電流方向指向讀者(即流出紙面方向),則導(dǎo)線受磁場作用向右運(yùn)動(dòng)。上述實(shí)驗(yàn)說明,載流直導(dǎo)線在磁場的作用下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。在磁極固定時(shí),運(yùn)動(dòng)方向與電流方向有關(guān);若導(dǎo)線中電流方向不變,只改變磁極方向,則導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)方向也發(fā)生改變[見圖(c)]。三、磁場對(duì)載流直導(dǎo)線的作用電動(dòng)機(jī)就是利用載流直導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動(dòng)的原理制成的。載流直導(dǎo)線在磁場中所受到的力稱為電磁作用力,簡稱電磁力,用字母F表示。電磁力既有大小,也有方向。電磁力方向(即導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向)、電流方向和磁場方向三者相互垂直。因?yàn)殡姶帕Φ姆较蚺c磁場方向及電流方向有關(guān),所以用左手定則來判定兩者之間的關(guān)系。左手定則的內(nèi)容是:伸平左手,使大拇指與其余四指垂直,手心對(duì)著N極,讓磁感應(yīng)線垂直穿過手心,四指的指向代表電流方向,則大拇指所指的方向就是磁場對(duì)載流直導(dǎo)線的作用力方向。實(shí)驗(yàn)證明,在勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)載流直導(dǎo)線與磁場方向垂直時(shí),磁場對(duì)載流直導(dǎo)線作用力的大小,與導(dǎo)線所處磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度、通過直導(dǎo)線的電流以及導(dǎo)線在磁場中的有效長度的乘積成正比。即F=BIL式中,B為磁感應(yīng)強(qiáng)度(T);I為直導(dǎo)線中通過的電流(A);L為直導(dǎo)線在磁場中的長度(m);F為直導(dǎo)線受到的電場力(N)。由于磁場對(duì)通電導(dǎo)線有作用力,因此,磁場對(duì)通電線圈也有力的作用。在均勻磁場中放置一個(gè)矩形通電線圈abcd。當(dāng)線圈平面與磁感應(yīng)線平行時(shí)[見圖(a)],因?yàn)閍b和cd邊與磁感應(yīng)線平行,因此不受磁場作用,沒有電磁力;當(dāng)ab和cd邊與磁感應(yīng)線垂直時(shí)[見圖(b)],受磁場作用而有電磁力。根據(jù)左手定則,ab邊受到的力的方向是向上,而cd邊受到的力的方向是向下。因?yàn)閍b=cd,ab和cd邊所受的電磁力大小相等。由于這一對(duì)電磁力大小相等,方向相反,所以構(gòu)成一對(duì)力偶。故線圈在力偶的作用下,圍繞軸線做順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。四、磁場對(duì)通電線圈的作用1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象五、電磁感應(yīng)為了研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象,先做兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一:將直導(dǎo)線AB放在磁場中,它的兩端與檢流計(jì)連接構(gòu)成閉合回路。當(dāng)導(dǎo)線向右移動(dòng)垂直切割磁感應(yīng)線時(shí),檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),如圖(a)所示,表示導(dǎo)線中有電流產(chǎn)生;導(dǎo)線向左方垂直移動(dòng)切割磁感應(yīng)線時(shí),檢流計(jì)指針也發(fā)生偏轉(zhuǎn),但方向與前面的相反,如圖(b)所示。通過實(shí)驗(yàn)可以看到,導(dǎo)體不動(dòng),即導(dǎo)體沒有切割磁感線時(shí),檢流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn),說明此時(shí)導(dǎo)線中沒有電流。而當(dāng)導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)線中則產(chǎn)生電流。1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象五、電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)二:將線圈的兩端與一個(gè)檢流計(jì)連接而構(gòu)成閉合回路。當(dāng)條形磁鐵插入線圈瞬間,線圈中的磁通量增加,檢流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。如圖(a)所示,說明線圈中磁通發(fā)生變化,線圈中有電流出現(xiàn)。若把條形磁鐵從線圈中拔出,在拔出瞬間,檢流計(jì)指針向相反方向偏轉(zhuǎn),說明線圈中磁通也發(fā)生變化,線圈中也有電流出現(xiàn),如圖(b)所示。當(dāng)條形磁鐵在線圈中停止運(yùn)動(dòng)時(shí),檢流計(jì)指針無偏轉(zhuǎn),線圈中磁通沒有變化,線圈中也沒有電流。如果條形磁鐵插入或拔出的速度越快,即磁通量變化得越快,則檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)越大;反之,檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)越小。1.電磁感應(yīng)現(xiàn)象五、電磁感應(yīng)上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)說明,無論是直導(dǎo)線在磁場中做切割磁感線運(yùn)動(dòng),還是磁鐵對(duì)線圈做相對(duì)運(yùn)動(dòng),都是由于運(yùn)動(dòng)使得穿過直導(dǎo)線或線圈組成的閉合回路中的磁通量發(fā)生了改變,因而在直導(dǎo)線或線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。若直導(dǎo)線或線圈構(gòu)成回路,則直導(dǎo)線或線圈中將有電流出現(xiàn)。回路中磁通量的變化是導(dǎo)致直導(dǎo)線或線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的根本原因,即“動(dòng)磁生電”。磁通量的變化越大,產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)越大。因磁通變化而在直導(dǎo)線或線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象,叫作電磁感應(yīng)。由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫作感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在閉合電路中形成的電流,叫作感應(yīng)電流。2.法拉第定律五、電磁感應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小取決于條形磁鐵插入或拔出的快慢,即取決于磁通變化的快慢。磁通變化越快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大;反之就越小。磁通變化的快慢,用磁通變化率來表示。例如,有一單匝線圈,在t1時(shí)刻穿過線圈的磁通為Φ1,在此后的某時(shí)刻t2,穿過線圈的磁通為Φ2,那么在Δt=t2-t1這段時(shí)間內(nèi),穿過線圈的磁通變化量為ΔΦ/Δt=Φ2-Φ1/t2-t12.法拉第定律五、電磁感應(yīng)在單匝線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為e=|ΔΦ/Δt|式中的絕對(duì)值符號(hào),表示只考慮感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,不考慮方向?qū)τ诙嘣丫€圈來說,因?yàn)橥ㄟ^各匝線圈的磁通變化率是相同的,所以每匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等。因此,多匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是單匝線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的N倍,即e=N|ΔΦ/Δt|式中,e為在Δt時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值(V);N為線圈匝數(shù);ΔΦ為線圈中磁通變化量(Wb);Δt為磁通變化ΔΦ所用的時(shí)間(s);ΔΦ/Δt為磁通變化率。公式說明,當(dāng)穿過線圈的磁通發(fā)生變化時(shí),線圈兩端的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小只與磁通變化率成正比。這就是法拉第定律。3.楞次定律五、電磁感應(yīng)當(dāng)線圈中磁通變化時(shí),線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其方向是使它形成的感應(yīng)電流產(chǎn)生新磁通來阻礙原有磁通的變化。也就是說,感應(yīng)電流的新磁通總是阻礙原有磁通的變化。這個(gè)規(guī)律被稱為楞次定律。應(yīng)用楞決定律來判定線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向或感應(yīng)電流的方向,具體方法步驟如下:(1)首先明確原磁通的方向和原磁通的變化(增加或減少)情況。(2)根據(jù)楞次定律判定感應(yīng)電流產(chǎn)生新磁通的方向。(3)根據(jù)新磁通的方向,應(yīng)用安培定則(右手螺旋定則)判定出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)或感應(yīng)電流的方向。1.自感六、自感與互感自感是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象由于線圈自身電流的變化,線圈中也要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。把由于線圈自身電流變化而引起的電磁感應(yīng)叫作自感應(yīng),簡稱自感。當(dāng)一個(gè)線圈通過變化的電流后,單位電流所產(chǎn)生的自感磁通數(shù)稱