磁场对通电线圈的影响

由于闭合的通电线圈周围会产生电磁场，将它放到另一个磁场中后，两个磁场会产生相互吸引和排斥两种力的作用，所以通电线圈在磁场中受力的作用发生转动。如图2-2-3 所示，线圈ab 段电磁力方向向上，cd 段电磁力方向向下，因此线圈会做顺时针转动。

如图2-2-4所示，当转到线圈平面和磁感线垂直的位置时，由于通电线圈两组对应边受到的磁力大小相等，方向相反，并且作用在同一直线上，相互平衡，成为平衡力，则线圈最后就停在这个位置上，这一位置叫作线圈的平衡位置。线圈要连续运转，必须靠惯性冲过此位置。如图2-2-5所示，当线圈转过平衡位置之后，线圈中的电流方向必须通过换向器进行换向才能实现连续转动，否则直流电机只会不断“抖动”。

图2-2-3　磁场对通电线圈的作用

图2-2-4　线圈平衡位置

图2-2-5　线圈通电未换向

任务实施

一、任务内容

观察起动机台架上起动机的组成，找到起动机的“磁场”及“通电的线圈”，并分析其产生转动的原理。

二、作业准备

1. 设备准备：小汽车起动机台架，如图2-2-6所示。

2. 场地准备：汽车电器理实一体化实训室。

3.耗材准备：干净抹布、清洁剂等。

图2-2-6　小汽车起动机

三、操作步骤

1.分组教学。分成四组，选出组长。

2.将起动机的拆件按顺序排列。

3.依次找到并且观察电磁开关、电刷架、电刷、前后端盖、电枢、定子、外壳等。(www.xing528.com)

4.根据磁场对电流的作用原理，判断哪个构件是“磁生电”。

任务拓展

电枢和定子

（一）电枢

如图2-2-7所示，电枢是由换向器、电枢铁芯、电枢绕组、电枢轴组成的。它是产生电磁转矩的核心部件。

我们都知道，起动发动机需要很大的转矩。为了获得足够的转矩，根据影响电磁力大小的因素分析可知，通过电枢绕组的电流必须要非常大，一般汽油机200～600A，柴油机1000A。因此，电枢绕组采用的是较粗的矩形铜线。

图2-2-7　电枢

换向器由铜质换向片和云母片叠压而成，电枢绕组各线圈的端头均焊在换向片上，通过换向片和电刷将蓄电池的电流传递给电枢绕组，最重要的是改变电枢绕组中的电流方向，使电枢可以连续运转。

（二）定子

起动机的定子有两种，分别是永磁式和绕线式，虽然产生磁场的方式不同，但共同作用都是为起动机提供磁场。一般来说，小轿车等起动转矩相对较小的，采用永磁式；大货车等起动转矩大的，采用绕线式。如图2-2-8所示。

图2-2-8　直流电动机的磁极

绕线式磁极由铁芯和磁场绕组组成。铁芯用螺栓固定在壳体的内壁上，其上套有磁场绕组。当通直流电时就可以产生固定的磁场，大小与电流的大小成正比。永磁式磁极则直接提供磁场。

设想用永磁式的磁极及导线、干电池等自己动手做一次通电导体在磁场中受力运动的实验。

在汽车中使用到电动机的部件有很多，如电动车窗、电动座椅、雨刮等都是使用到直流电动机，这些电机都是利用磁场对电流有力的作用生产的。

案例分析

案例回顾：为什么打开风扇开关，叶片就会转动？汽车上的车窗玻璃升降器是怎样实现玻璃的升高、降低调节？汽车发动机是靠什么起动？

案例分析：通过本章的学习，我们知道这些物品中均存在一个共同的构成：电动机。而电动机能够转动的基本的原理是：磁场对电流有力的作用，这个力叫作磁场力。通过改变车窗升降器中电机的电流方向，就可使得电机实现正反转，使得车窗升高、降低。汽车发动机靠起动机起动，所需的大转矩，靠通过起动机的大电流提供。

案例结论：磁场对电流有磁场力的作用，受力的方向通过左手定则判断。电动机的转矩与所通的电流大小成正比，也与磁极的磁场强度成正比。