周紹敏《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》PPT——6 電磁感應(yīng).ppt

6電磁感應(yīng) 6電磁感應(yīng) 1 用楞次定律判斷感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向 2 自感現(xiàn)象 互感現(xiàn)象及有關(guān)計(jì)算 教學(xué)重點(diǎn) 1 理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象 掌握產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件及感應(yīng)電流方向的判斷 2 理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念 掌握電磁感應(yīng)定律及有關(guān)的計(jì)算 3 理解自感 互感現(xiàn)象及自感系數(shù) 互感系數(shù)的概念 了解自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象在實(shí)際中的應(yīng)用 4 理解互感線圈的同名端概念 掌握互感線圈的串聯(lián) 5 理解電感器的儲(chǔ)能特性及在電路中能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律 了解磁場(chǎng)能量的計(jì)算 教學(xué)難點(diǎn) 學(xué)時(shí)分配 6電磁感應(yīng) 第一節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象 第二節(jié)感應(yīng)電流的方向 第三節(jié)電磁感應(yīng)定律 第四節(jié)自感現(xiàn)象 第五節(jié)互感現(xiàn)象 本章小結(jié) 第六節(jié)互感線圈的同名端和串聯(lián) 第七節(jié)渦流和磁屏蔽 6 1電磁感應(yīng)現(xiàn)象 一 磁感應(yīng)現(xiàn)象 二 磁感應(yīng)條件 在發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)后 人們自然想到 既然電能夠產(chǎn)生磁 磁能否產(chǎn)生電呢 由實(shí)驗(yàn)可知 當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí) 回路中就有電流產(chǎn)生 一 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 當(dāng)穿過(guò)閉合線圈的磁通發(fā)生變化時(shí) 線圈中有電流產(chǎn)生 在一定條件下 由磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象 稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象 產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流 上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn) 其實(shí)質(zhì)上是通過(guò)不同的方法改變了穿過(guò)閉合回路的磁通 因此 產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件是 當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通發(fā)生變化時(shí) 回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生 二 磁感應(yīng)條件 6 2感應(yīng)電流的方向 一 右手定則 二 楞次定律 三 右手定則與楞次定律的一致性 當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí) 所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向可用右手定則來(lái)判斷 伸開(kāi)右手 使拇指與四指垂直 并都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi) 讓磁感線穿入手心 拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向 四指所指即為感應(yīng)電流的方向 一 右手定則 當(dāng)磁鐵插入線圈時(shí) 原磁通在增加 線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相反 即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的增加 當(dāng)磁鐵拔出線圈時(shí) 原磁通在減少 線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相同 即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的減少 因此 得出結(jié)論 當(dāng)將磁鐵插入或拔出線圈時(shí) 線圈中感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng) 總是阻礙原磁通的變化 這就是楞次定律的內(nèi)容 根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向 然后根據(jù)安培定則 即可判斷出線圈中的感應(yīng)電流方向 1 楞次定律 2 判斷步驟 由于線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的變化 即阻礙磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 因此 要想保持它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng) 必須有外力來(lái)克服阻力做功 并通過(guò)做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 即線圈中的電流不是憑空產(chǎn)生的 感應(yīng)電流方向 3 楞次定律符合能量守恒定律 右手定則和楞次定律都可用來(lái)判斷感應(yīng)電流的方向 兩種方法本質(zhì)是相同的 所得的結(jié)果也是一致的 右手定則適用于判斷導(dǎo)體切割磁感線的情況 而楞次定律是判斷感應(yīng)電流方向的普遍規(guī)律 三 右手定則與楞次定律的一致性 6 3電磁感應(yīng)定律 一 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 二 電磁感應(yīng)定律 三 說(shuō)明 注意 對(duì)電源來(lái)說(shuō) 電流流出的一端為電源的正極 在電源內(nèi)部 電流從電源負(fù)極流向電源正極 電動(dòng)勢(shì)的方向也是由負(fù)極指向正極 因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與感應(yīng)電流的方向一致 仍可用右手定則和楞次定律來(lái)判斷 一 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 閉合回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流 說(shuō)明回路中有電動(dòng)勢(shì)存在 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體 就相當(dāng)于電源 如在磁場(chǎng)中切割磁感線的導(dǎo)體和磁通發(fā)生變化的線圈等 2 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電源本身的特性 即只要穿過(guò)電路的磁通發(fā)生變化 電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生 與電路是否閉合無(wú)關(guān) 若電路是閉合的 則電路中有感應(yīng)電流 若電路是斷開(kāi)的 則電路中就沒(méi)有感應(yīng)電流 只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 3 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無(wú)關(guān) 1 電磁感應(yīng)定律 對(duì)于N匝線圈 有 式中N 表示線圈匝數(shù)與磁通的乘積 稱為磁鏈 用 表示 即 于是 二 電磁感應(yīng)定律 N 大量的實(shí)驗(yàn)表明 單匝線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 與穿過(guò)線圈的磁通變化率 t成正比 即 上式適用于的情況 如圖6 2所示 設(shè)速度v和磁場(chǎng)B之間有一夾角 將速度v分解為兩個(gè)互相垂直的分量v1 v2 v1 vcos 與B平行 不切割磁感線 v2 vsin 與B垂直 切割磁感線 圖6 2B與v不垂直時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 如圖6 1所示 abcd是一個(gè)矩形線圈 它處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 線圈平面和磁場(chǎng)垂直 ab邊可以在線圈平面上自由滑動(dòng) 設(shè)ab長(zhǎng)為l 勻速滑動(dòng)的速度為v 在 t時(shí)間內(nèi) 由位置ab滑動(dòng)到a b 利用電磁感應(yīng)定律 ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小 即 圖6 1導(dǎo)線切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 上式表明 在磁場(chǎng)中 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B 導(dǎo)線長(zhǎng)度l 導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度v以及導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向之間夾角的正弦sin 成正比 用右手定則可判斷ab上感應(yīng)電流的方向 若電路閉合 且電阻為R 則電路中的電流 因此 導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) E Blv2 Blvsin 三 說(shuō)明 1 利用公式計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí) 若v為平均速度 則計(jì)算結(jié)果為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 若v為瞬時(shí)速度 則計(jì)算結(jié)果為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2 利用公式計(jì)算出的結(jié)果為 t時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值 例6 1 在圖6 1中 設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0 1T 切割磁感線的導(dǎo)線長(zhǎng)度l為40cm 向右運(yùn)動(dòng)的速度v為5m s 整個(gè)線框的電阻R為0 5 求 1 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小 2 感應(yīng)電流的大小和方向 3 使導(dǎo)線向右勻速運(yùn)動(dòng)所需的外力 4 外力做功的功率 5 感應(yīng)電流的功率 解 1 線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 2 線圈中的感應(yīng)電流 由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcd 3 由于ab中產(chǎn)生了感應(yīng)電流 電流在磁場(chǎng)中將受到安培力的作用 用左手定則可判斷出ab所受安培力方向向左 與速度方向相反 因此 若要保證ab以速度v勻速向右運(yùn)動(dòng) 必須施加一個(gè)與安培力大小相等方向相反的外力 所以 外力大小 外力方向向右 4 外力做功的功率 5 感應(yīng)電流的功率 可以看到 P P 這正是能量守恒定律所要求的 例6 2 在一個(gè)B 0 01T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里 放一個(gè)面積為0 001m2的線圈 線圈匝數(shù)為500匝 在0 1s內(nèi) 把線圈平面從與磁感線平行的位置轉(zhuǎn)過(guò)90 變成與磁感線垂直 求這個(gè)過(guò)程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值 解 在0 1s時(shí)間內(nèi) 穿過(guò)線圈平面的磁通變化量 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 6 4自感現(xiàn)象 一 自感現(xiàn)象 二 自感系數(shù) 三 電感的計(jì)算 四 自感電動(dòng)勢(shì) 五 自感現(xiàn)象的應(yīng)用 六 自感的危害 七 磁場(chǎng)能量 當(dāng)線圈中的電流變化時(shí) 線圈本身就產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙線圈中電流的變化 這種由于線圈本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象 簡(jiǎn)稱自感 在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 稱為自感電動(dòng)勢(shì) 一 自感現(xiàn)象 考慮自感電動(dòng)勢(shì)與線圈中電流變化的定量關(guān)系 當(dāng)電流流過(guò)回路時(shí) 回路中產(chǎn)生磁通 稱為自感磁通 用 L表示 當(dāng)線圈匝數(shù)為N時(shí) 線圈的自感磁鏈 同一電流流過(guò)不同的線圈 產(chǎn)生的磁鏈不同 為表示各個(gè)線圈產(chǎn)生自感磁鏈的能力 將線圈的自感磁鏈與電流的比值稱為線圈的自感系數(shù) 簡(jiǎn)稱電感 用L表示 即L是一個(gè)線圈通過(guò)單位電流時(shí)所產(chǎn)生的磁鏈 電感的單位是H 亨 以及mH 毫亨 H 微亨 它們之間的關(guān)系為1H 103mH 106 H 二 自感系數(shù) L N L 這里介紹環(huán)形螺旋線圈電感的計(jì)算方法 假定環(huán)形螺旋線圈均勻地繞在某種材料做成的圓環(huán)上 線圈的匝數(shù)為N 圓環(huán)的平均周長(zhǎng)為l 對(duì)于這樣的線圈 可近似認(rèn)為磁通都集中在線圈的內(nèi)部 而且磁通在截面S上的分布是均勻的 當(dāng)線圈通過(guò)電流I時(shí) 線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁通 分別為 由N LI可得 三 電感的計(jì)算 說(shuō)明 1 線圈的電感是由線圈本身的特性所決定的 它與線圈的尺寸 匝數(shù)和媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān) 而與線圈中有無(wú)電流及電流的大小無(wú)關(guān) 2 其他近似環(huán)形的線圈 在鐵心沒(méi)有飽和的條件下 也可用上式近似計(jì)算線圈的電感 此時(shí)l是鐵心的平均長(zhǎng)度 若線圈不閉合 不能用上式計(jì)算 3 由于磁導(dǎo)率 不是常數(shù) 隨電流而變 因此有鐵心的線圈其電感也不是一個(gè)定值 這種電感稱為非線性電感 自感電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈中電流的變化率成正比 當(dāng)線圈中的電流在1s內(nèi)變化1A時(shí) 引起的自感電動(dòng)勢(shì)是1V 則這個(gè)線圈的自感系數(shù)就是1H 四 自感電動(dòng)勢(shì) 自感現(xiàn)象在各種電氣設(shè)備和無(wú)線電技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用 熒光燈的鎮(zhèn)流器就是利用線圈自感的一個(gè)例子 如圖6 3是熒光燈的電路圖 五 自感現(xiàn)象的應(yīng)用 圖6 3熒光燈電路圖 熒光燈主要由燈管 鎮(zhèn)流器和啟輝器組成 鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵心的線圈 啟輝器的結(jié)構(gòu)如圖6 4所示 1 結(jié)構(gòu) 圖6 4啟輝器結(jié)構(gòu)圖 啟輝器是一個(gè)充有氖氣的小玻璃泡 里面裝有兩個(gè)電極 一個(gè)固定不動(dòng)的靜觸片和一個(gè)用雙金屬片制成的U形觸片 燈管內(nèi)充有稀薄的汞蒸氣 當(dāng)汞蒸氣導(dǎo)電時(shí) 就發(fā)出紫外線 使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出柔和的光 由于激發(fā)汞蒸氣導(dǎo)電所需的電壓比220V的電源電壓高得多 因此熒光燈在開(kāi)始點(diǎn)亮之前需要一個(gè)高出電源電壓很多的瞬時(shí)電壓 在熒光燈正常發(fā)光時(shí) 燈管的電阻很小 只允許通過(guò)不大的電流 這時(shí)又要使加在燈管上的電壓大大低于電源電壓 這兩方面的要求都是利用跟燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器來(lái)達(dá)到的 2 工作原理 當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后 電源把電壓加在啟輝器的兩極之間 使氖氣放電而發(fā)出輝光 輝光產(chǎn)生的熱量使U形觸片膨脹伸長(zhǎng) 跟靜觸片接觸而使電路接通 于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過(guò) 電路接通后 啟輝器中的氖氣停止放電 U形觸片冷卻收縮 兩個(gè)觸片分離 電路自動(dòng)斷開(kāi) 在電路突然斷開(kāi)的瞬間 鎮(zhèn)流器的兩端產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)高壓 這個(gè)電壓和電源電壓都加在燈管兩端 使燈管中的汞蒸氣開(kāi)始導(dǎo)電 于是熒光燈管成為電流的通路開(kāi)始發(fā)光 在熒光燈正常發(fā)光時(shí) 與燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器就起著降壓限流的作用 保證熒光燈的正常工作 自感現(xiàn)象也有不利的一面 在自感系數(shù)很大而電流又很強(qiáng)的電路中 在切斷電源瞬間 由于電流在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生了很大變化 會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì) 在斷開(kāi)處形成電弧 這不僅會(huì)燒壞開(kāi)關(guān) 甚至?xí)＜肮ぷ魅藛T的安全 因此 切斷這類電源必須采用特制的安全開(kāi)關(guān) 六 自感的危害 電感線圈也是一個(gè)儲(chǔ)能元件 經(jīng)過(guò)高等數(shù)學(xué)推導(dǎo) 線圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量 當(dāng)線圈中通有電流時(shí) 線圈中就要儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量 通過(guò)線圈的電流越大 儲(chǔ)存的能量就越多 在通有相同電流的線圈中 電感越大的線圈 儲(chǔ)存的能量越多 因此線圈的電感也反映了它儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的能力 七 磁場(chǎng)能量 與電場(chǎng)能量相比 磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量有許多相同的特點(diǎn) 1 磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量在電路中的轉(zhuǎn)化都是可逆的 例如 隨著電流的增大 線圈的磁場(chǎng)增強(qiáng) 儲(chǔ)入的磁場(chǎng)能量增多 隨著電流的減小 線圈的磁場(chǎng)減弱 磁場(chǎng)能量通過(guò)電磁感應(yīng)的作用又轉(zhuǎn)化為電能 因此 線圈和電容器一樣是儲(chǔ)能元件 而不是電阻類的耗能元件 2 磁場(chǎng)能量的計(jì)算公式 在形式上與電場(chǎng)能量的計(jì)算公式相同 6 5互感現(xiàn)象 一 互感現(xiàn)象 二 互感系數(shù) 三 耦合系數(shù) 四 互感電動(dòng)勢(shì) 由于一個(gè)線圈的電流變化 導(dǎo)致另一個(gè)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象 稱為互感現(xiàn)象 在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 叫互感電動(dòng)勢(shì) 一 互感現(xiàn)象 如圖6 5所示 N1 N2分別為兩個(gè)線圈的匝數(shù) 當(dāng)線圈 中有電流通過(guò)時(shí) 產(chǎn)生的自感磁通為 11 自感磁鏈為 11 N1 11 11的一部分穿過(guò)了線圈 這一部分磁通稱為互感磁通 21 同樣 當(dāng)線圈 通有電流時(shí) 它產(chǎn)生的自感磁通 22有一部分穿過(guò)了線圈 為互感磁通 12 二 互感系數(shù) 圖6 5互感 設(shè)磁通 21穿過(guò)線圈 的所有各匝 則線圈 的互感磁鏈 由于 21是線圈 中電流i1產(chǎn)生的 因此 21是i1的函數(shù) 即 M21稱為線圈 對(duì)線圈 的互感系數(shù) 簡(jiǎn)稱互感 21 N2 21 21 M21i1 同理 互感磁鏈 12 N1 12是由線圈 中的電流i2產(chǎn)生 因此它是i2的函數(shù) 即 可以證明 當(dāng)只有兩個(gè)線圈時(shí) 有 在國(guó)際單位制中 互感M的單位為亨利 H 互感M取決于兩個(gè)耦合線圈的幾何尺寸 匝數(shù) 相對(duì)位置和媒介質(zhì) 當(dāng)媒介質(zhì)是非鐵磁性物質(zhì)時(shí) M為常數(shù) 12 M12i21 研究?jī)蓚€(gè)線圈的互感系數(shù)和自感系數(shù)之間的關(guān)系 設(shè)K1 K2為各線圈產(chǎn)生的互感磁通與自感磁通的比值 即K1 K2表示每一個(gè)線圈所產(chǎn)生的磁通有多少與相鄰線圈相交鏈 同理得 三 耦合系數(shù) K1與K2的幾何平均值叫做線圈的交鏈系數(shù)或耦合系數(shù) 用K表示 即 耦合系數(shù)用來(lái)說(shuō)明兩線圈間的耦合程度 因?yàn)?當(dāng)K 1時(shí) 說(shuō)明兩個(gè)線圈耦合得最緊 一個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通全部與另一個(gè)線圈相交鏈 其中沒(méi)有漏磁通 因此產(chǎn)生的互感最大 這種情況又稱為全耦合 當(dāng)K 0時(shí) 說(shuō)明線圈產(chǎn)生的磁通互不交鏈 因此不存在互感 互感系數(shù)決定于兩線圈的自感系數(shù)和耦合系數(shù) 設(shè)兩個(gè)靠得很近的線圈 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線圈的電流i1發(fā)生變化時(shí) 將在第二個(gè)線圈中產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì)EM2 根據(jù)電磁感應(yīng)定律 可得 設(shè)兩線圈的互感系數(shù)M為常數(shù) 將代入上式 得 四 互感電動(dòng)勢(shì) 同理 當(dāng)?shù)诙€(gè)線圈中電流i2發(fā)生變化時(shí) 在第一個(gè)線圈中產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì)EM1為 上式說(shuō)明 線圈中的互感電動(dòng)勢(shì) 與互感系數(shù)和另一線圈中電流的變化率的乘積成正比 互感電動(dòng)勢(shì)的方向 可用楞次定律來(lái)判斷 互感現(xiàn)象在電工和電子技術(shù)中應(yīng)用非常廣泛 如電源變壓器 電流互感器 電壓互感器和中周變壓器等都是根據(jù)互感原理工作的 6 6互感線圈的同名端和串聯(lián) 一 互感線圈的同名端 二 互感線圈的串聯(lián) 1 同名端在電子電路中 對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的有電磁耦合的線圈 常常需要知道互感電動(dòng)勢(shì)的極性 如圖6 6所示 圖中兩個(gè)線圈L1 L2繞在同一個(gè)圓柱形鐵棒上 L1中通有電流I 一 互感線圈的同名端 圖6 6互感線圈的極性 1 當(dāng)i增大時(shí) 它所產(chǎn)生的磁通 1增加 L1中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì) L2中產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì) 這兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)都是由于磁通 1的變化引起的 根據(jù)楞次定律可知 它們的感應(yīng)電流都要產(chǎn)生與磁通 1相反的磁通 以阻礙原磁通 1的增加 由安培定則可確定L1 L2中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向 即電源的正 負(fù)極 標(biāo)注在圖上 可知端點(diǎn)1與3 2與4極性相同 2 當(dāng)I減小時(shí) L1 L2中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向都反了過(guò)來(lái) 但端點(diǎn)1與3 2與4極性仍然相同 3 無(wú)論電流從哪端流入線圈 1與3 2與4的極性都保持相同 這種在同一變化磁通的作用下 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的端點(diǎn)叫同名端 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相反的端點(diǎn)叫異名端 在電路中 一般用 表示同名端 如圖6 7所示 在標(biāo)出同名端后 每個(gè)線圈的具體繞法和它們之間的相對(duì)位置就不需要在圖上表示出來(lái)了 2 同名端的表示法 圖6 7同名端表示法 1 若已知線圈的繞法 可用楞次定律直接判定 2 若不知道線圈的具體繞法 可用實(shí)驗(yàn)法來(lái)判定 圖6 8是判定同名端的實(shí)驗(yàn)電路 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí) 電流從線圈的端點(diǎn)1流入 且電流隨時(shí)間在增大 若此時(shí)電流表的指針向正刻度方向偏轉(zhuǎn) 則說(shuō)明1與3是同名端 否則1與3是異名端 3 同名端的判定 圖6 8判定同名端實(shí)驗(yàn)電路 把兩個(gè)互感線圈串聯(lián)起來(lái)有兩種不同的接法 異名端相接稱為順串 同名端相接稱為反串 1 順串順串的兩個(gè)互感線圈如圖6 9所示 電流由端點(diǎn)1經(jīng)端點(diǎn)2 3流向端點(diǎn)4 二 互感線圈的串聯(lián) 順串時(shí)兩個(gè)互感線圈上將產(chǎn)生四個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 兩個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)和兩個(gè)互感電動(dòng)勢(shì) 由于兩個(gè)電感線圈順串 這四個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向相同 因而總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 2 反串 圖6 10互感線圈的反串 6 7渦流和磁屏蔽 一 渦流 二 磁屏蔽 把塊狀金屬放在交變磁場(chǎng)中 金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流 這種電流在金屬塊內(nèi)自成回路 像水的旋渦 因此叫渦電流 簡(jiǎn)稱渦流 由于整塊金屬電阻很小 所以渦流很大 不可避免地使鐵心發(fā)熱 溫度升高 引起材料絕緣性能下降 甚至破壞絕緣造成事故 鐵心發(fā)熱 還使一部分電能轉(zhuǎn)換為熱能白白浪費(fèi) 這種電能損失叫渦流損失 一 渦流 1 渦流 在電機(jī) 電器的鐵心中 完全消除渦流是不可能的 但可以采取有效措施盡可能地減小渦流 為減小渦流損失 電機(jī)和變壓器的鐵心通常不用整塊金屬 而用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成 這樣渦流被限制在狹窄的薄片內(nèi) 回路電阻很大 渦流大為減小 從而使渦流損失大大降低 鐵心采用硅鋼片 是因?yàn)檫@種鋼比普通鋼電阻率大 可以進(jìn)一步減少渦流損失 硅鋼片的渦流損失只有普通鋼片的1 5 1 4 2 渦流的應(yīng)用 在一些特殊場(chǎng)合 渦流也可以被利用 如可用于有色金屬和特種合金的冶煉 利用渦流加熱的電爐叫高頻感應(yīng)爐 它的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)與大功率高頻交流電源相接的線圈 被加熱的金屬就放在線圈中間的坩堝內(nèi) 當(dāng)線圈中通以強(qiáng)大的高頻電流時(shí) 它的交變磁場(chǎng)在坩堝內(nèi)的金屬中產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流 發(fā)出大量的熱 使金屬熔化 1 磁屏蔽在電子技術(shù)中 儀器中的變壓器或其他線圈所產(chǎn)生的漏磁通 可能會(huì)影響某些器件的正常工作 出現(xiàn)干擾和自激 因此必須將這些器件屏蔽起來(lái) 使其免受外界磁場(chǎng)的影響 這種措施叫磁屏蔽 2 方法 1 利用軟磁材料制成屏蔽罩 將需要屏蔽的器件放在罩內(nèi) 常常用銅或鋁等導(dǎo)電性能良好的金屬制成屏蔽罩 2 將相鄰的兩個(gè)線圈互相垂直放置 二 磁屏蔽 單元小結(jié) 一 感