《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》周紹敏第六章電磁感應(yīng)

1、第六章電磁感應(yīng) 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)卸，了解磁場(chǎng)能量的計(jì)算。 教學(xué)難點(diǎn)： 1. 用楞次定卸判斷感應(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。 第一節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象 、于茲感應(yīng)現(xiàn)象在發(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)閉合回路中部分導(dǎo)體

2、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。 當(dāng)穿過閉合線圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈中有電流產(chǎn)生。在-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)生的電流叫感應(yīng)電流。 二、召茲感應(yīng)條件上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，其實(shí)質(zhì)上是通過不同的方法改變了穿過閉合回路的磁 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。 第二節(jié)感應(yīng)電流的方向 一、右手定貝IJ當(dāng)閉合回路中部分導(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 可用右手定則來判斷。 伸開右手，使拇指與四指垂宜，并都跟手掌在個(gè)平血內(nèi)，讓磁感線穿入手心，拇指指向 導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向，四指所指的即為感應(yīng)電流的方向。 二、楞

3、次定律 1. 楞次定律 通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)： 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)生的碗場(chǎng)方向，總是 阻礙原磁通的變化。這就是楞次定律的內(nèi)容。 根據(jù)楞次定那判斷出感應(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。 2判斷步驟 感應(yīng)電流方向 原灘場(chǎng)B方向感應(yīng)電流磁場(chǎng)B2方向 原哦通變化（增加或減少）航側(cè)（與b相

4、同或相反）如別 3楞次定律符合能量守恒定律 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，即阻礙做鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng), 因此要想保持它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，必須有外力來克服阻力做功，并通過做功將其他形 式的能轉(zhuǎn)化 為電能，即線圈中的電流不是憑空產(chǎn)生的。 三、右手定則與楞次定律的一致性 右手定則和楞次定律都可用來判斷感應(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-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。 第三節(jié)電磁感應(yīng)定律 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)叫感應(yīng)電戌勢(shì)

5、。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 在電源內(nèi)部，電流從電源負(fù)極流向正極，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綁來判斷。 注意：對(duì)電源來說，電流流出的-端為電源的正極。 3.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無矢 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電源本身的特性，即只耍穿過電路的磁通發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 產(chǎn)生，與電路是否閉合無關(guān)。 若電路是閉合的，則電路中有感應(yīng)電流，若外電路是斷開的，則電路中就沒有感應(yīng)電流， 只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 二、電磁感應(yīng)定律 1 -電磁感應(yīng)定律的數(shù)學(xué)表達(dá)

6、式 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)的人小，與穿過線圈的磁通變化率/ /成正比，即 E= I 對(duì)于N匝線圈，有 N 2N 尸/=( 式中N 衣示磁通與線圈匝數(shù)的乘積，稱為磁鏈，用衣示。即 =N 于是對(duì)于N匝線圈，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E= 2直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中切割磁感線 如圖6-1所示，abed是個(gè)矩形線圈，它處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)戰(zhàn)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淆動(dòng)。設(shè)ab長(zhǎng)為I,勻速滑動(dòng)的速度為v,在 川寸 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)人小為 圖6-1導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)魁 圖6-2/?與y不垂直時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 上

7、式適用于卩丄八，丄B的情況。 如圖6-2所示，設(shè)速度v和磁場(chǎng)3之間有夾角。將速度v分解為兩個(gè)互相垂直的分量 vu V2 Vi = vcos 與B平行，不切割磁感線：V2= vsin 與B垂直，切割磁感線。因 此，導(dǎo) 線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E = Bl n=Bl vsin上式衣明，在磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的人小與碗感應(yīng)強(qiáng)度B、 導(dǎo)線長(zhǎng)度/、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度v以及運(yùn)動(dòng)方向與磯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,則電路中的感應(yīng)電流為 三、說明 1. 利用公式E = Blv計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，若y為平均速度，則計(jì)算結(jié)果為平均感應(yīng)

8、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)果為時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值。 t 【例61】在圖6-1中，設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的碗感應(yīng)強(qiáng)度B為0T,切割碗感線的導(dǎo)線長(zhǎng)度/ 為40cm,向右運(yùn)動(dòng)的速度v為5 nVs,整個(gè)線框的電阻R為0.5,求： (1) 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。?(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)為E = Blv = 0A 0.45 = 0.2 V EQ.2 (2) 線圈中的感應(yīng)電流為1= = =0.4 A R0.5 由右手定則可判斷出感應(yīng)電

9、流方向?yàn)閍bcdo (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，與速度方向和反，因此若:要保證ab以速度V勻速向右運(yùn)動(dòng)，必須 施加-個(gè)與安培力大小和等，方向相反的外力。所以，外力大小為 F = BII=0A 0.40.4=0.016N 外力方向向右。 (4) 外力做功的功率為 p = Fv = 0.0165 = 0.08 W (5) 感應(yīng)電流的功率為 P = EI = 0.20.4 = 0.08 W 可以看到，P = P ,這正是能量守恒定律所要求的。 【例62】在個(gè)? = 0.0IT的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，放-個(gè)面積為0.001 m2的

10、線圈，線圈匝數(shù)為 500匝。在0.1 s內(nèi)，把線圈平面從與磁感線平行的位置轉(zhuǎn)過90 ,變成與磁感線垂直， 求這個(gè)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值。 解：在0s時(shí)間內(nèi)，穿過線圈平面的磁通變化雖為 =-=55-0 = 0.01 0.001 = 11(P Wb 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=N f =5001 oi =0.05V 第四節(jié)自感現(xiàn)象 一、自感現(xiàn)象 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)象叫自感現(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)，叫自感電動(dòng)勢(shì)。 二、自感系數(shù) 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)

11、電流流過回路時(shí)，回 路中產(chǎn)生磁通，叫FI感祕(mì)通，用 丄農(nóng)示。當(dāng)線圈匝數(shù)為N時(shí)，線圈的門感磁鏈為 L = N L 同電流流過不同的線圏，產(chǎn)生的磁鏈不同，為衣示各個(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門感系數(shù)，簡(jiǎn)稱電感，用厶農(nóng)示 即厶是個(gè)線圈通過 單位電流時(shí)所產(chǎn)生的磁鏈。電感的單位是亨利(H)以及亳亨(mH)、微亨(H,它們之間的關(guān) 系為 1 H = IO3 mH = 1(/* H 三、電感的計(jì)算 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/.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，

12、而且磁通在截面S上的分布是 均勻的。當(dāng)線圈通過電流/時(shí)，線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度3與磁通分別 為 N1N1S B = H = BS= 由N =LI可得 N N2S L= = ll 說明： (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)的碗導(dǎo)率有 關(guān)，而與線圈中有無電流及電流的大小無關(guān)。 (2) 其他近似環(huán)形的線圈，在鐵心沒有飽和的條件下，也可用上式近似計(jì)算線圈的電感，此時(shí)I 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個(gè)定值，這 種電感稱為非線性電感。 四、自感電動(dòng)勢(shì) 由電磁感應(yīng)定律，可得自感電動(dòng)勢(shì)

13、甲=,將l = LI代入，則 t Li Lh-LhI Lt 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1 S內(nèi)變化1 A時(shí), 引起的自感電動(dòng)勢(shì)是IV,則這個(gè)線圈的自感系數(shù)就是1H。 五、自感現(xiàn)象的應(yīng)用向感現(xiàn)象在各種電器設(shè)備和無線電技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。日光 燈的鎮(zhèn)流器就是利用線圈自感的個(gè)例了。如圖63是日光燈的電路圖。 起動(dòng)器是 調(diào)個(gè)6充3有日氛光氣燈的電路小圖玻璃 起動(dòng)器的結(jié) 泡，里而裝有兩個(gè)電圖極4 起動(dòng)個(gè)器固結(jié)定構(gòu)不圖動(dòng)的靜觸片和個(gè)用雙金屬片制成的 U形觸片。 燈管內(nèi)充有稀薄的水銀蒸汽，當(dāng)水銀蒸汽導(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)水銀蒸汽

14、導(dǎo)電所需的電壓比220V的電源電壓高得多，因此日光燈在 開始點(diǎn)亮之前需要個(gè)高出電源電壓很多的瞬時(shí)電壓。在日光燈正常發(fā)光時(shí)，燈管的電阻很 小，只允許通過不大的電流，這時(shí)又耍使加在燈管上的電壓人人低于電源電壓。這兩方面的要 求都是利用跟燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器來達(dá)到的。 2工作原理 當(dāng)開關(guān)閉合后，電源把電壓加在起動(dòng)器的兩極之間，使氛氣放電而發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的 熱量使U形片膨脹伸長(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。電流接通后，啟動(dòng)器中的氛氣停止放電，u形觸片冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，電路 自動(dòng)斷開。在電路突然斷開的瞬間，鎮(zhèn)流器的兩端產(chǎn)生個(gè)瞬時(shí)高壓，這個(gè)電壓和電源電壓都

15、 加在燈管兩端，使燈管中的水銀蒸汽開始導(dǎo)電，于是日光燈管成為電流的通路開始發(fā)光。在日 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，保證日光燈的正常工作。 六、自感的危害 自感現(xiàn)象也有不利的【衍。在自感系數(shù)很犬而電流又很強(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)生了很人變化，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，在斷開處形成電弧，這不 僅會(huì)燒壞開關(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關(guān)。 七、磁場(chǎng)能量 電感線圈也是個(gè)儲(chǔ)能元件。經(jīng)過高等數(shù)學(xué)推導(dǎo)，線圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量為 2 叫=1 LI2 L2 當(dāng)線圈中通有電流時(shí)，線圈中就要儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，通過線圈的電流越大，

16、儲(chǔ)存的能量就越 多：在通有相同電流的線圈中，電感越人的線圈，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。 與電場(chǎng)能量和比，磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量有許多相同的特點(diǎn)： (1) 戰(zhàn)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，隨著電流的增人，線圈的戰(zhàn)場(chǎng)增強(qiáng)，儲(chǔ)入的磁場(chǎng)能量增多：隨著電流的減小，磁場(chǎng)減購，磁場(chǎng)能量通過電磁感應(yīng)的作 用，又轉(zhuǎn)化為電能。因此，線圈和電容器樣是儲(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。 第五節(jié)互感現(xiàn)象 一、互感現(xiàn)象 由于個(gè)線圈的電流變化，導(dǎo)致另個(gè)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱 為耳感現(xiàn)象。在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的

17、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫兀感電動(dòng)坍。 (b) 二、互感系數(shù) (釘 圖65互感 如圖6-5所示，M、N2分別為兩個(gè)線圈的匝數(shù)。當(dāng)線圈I中有電流通過時(shí)，產(chǎn)生的自感 磁通為 I.自感磁鏈為 ii = Ni lio ii的部分穿過了線圈II,這部分磁通稱為互感 戰(zhàn)通 21。同樣，當(dāng)線圈II通有電流時(shí)，它產(chǎn)生的自感碗通22有部分穿過了線圈I ,為 互感磁通 I2o 設(shè)磁通2】穿過線圈的所有各匝，則線圈II的互感磁鏈 21 = N1 21 由于21是線圈I中電流力產(chǎn)生的，因此 21是il的函數(shù)，即 21FMM21稱為線圈I對(duì)線圈II的互感系數(shù)，簡(jiǎn)稱互 感。同理，互感磁鏈 12=；V112是由線圈II中的電流i2產(chǎn)生

18、，因此它是的函數(shù)，即 12 = M12/2可以證明，當(dāng)只有兩個(gè)線圈時(shí)，有 “韋：* 12 h h 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)是非鐵磯 性物質(zhì)時(shí)，M為常數(shù)。 三、耦合系數(shù) 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)Ki、K2為各線圈產(chǎn)生的互感磁通與自感磁通的比值，即Kk K2衣示每個(gè)線圈所產(chǎn) 生的磁通有多少與相鄰線圈相交鏈。 練2 2iM MhN MM 1UV2= 1/12= L1/V2 由于 21= x n = L/b所以 Ki = 同理得 64 即 1所以K Ki與K2的兒何平均值叫做線圈的交鏈系數(shù)或楸

19、合系數(shù)，用K衣示, 耦合系數(shù)用來說明兩線圈間的耦合程度，因?yàn)?i j, g= 12 I 2 的值在0與1之間。 當(dāng)K = 0時(shí)，說明線圈產(chǎn)生的磁通互不交鏈，因此不存在互感： 當(dāng)K=時(shí)，說明兩個(gè)線圈耦合得最緊，個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通全部與另個(gè)線圈相交鏈, 其中沒有漏磁通，因此產(chǎn)生的互感最大，這種情況又稱為全耦介。 互感系數(shù)決定于兩線圈的自感系數(shù)和耦合系數(shù) M=KLL 四、互感電動(dòng)勢(shì) 設(shè)兩個(gè)靠得很近的線圈，當(dāng)?shù)趥€(gè)線圈的電流力發(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 21=M/代入上式.得 同理，當(dāng)?shù)诙€(gè)線圈中電流發(fā)生變化時(shí)，在第個(gè)線圈中產(chǎn)

20、生互感電動(dòng)勢(shì) 皿1為 E次=M 2 上式說明，線圈中的互感電動(dòng)勢(shì)，與互感系數(shù)和另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，可用楞次定律來判斷。 互感現(xiàn)象在電工和電/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)互感原理匸作的。 第六節(jié)互感線圈的同名端和串聯(lián) 一、互感線圈的同名端 () III IIIJ ) 2 4-6 )+ -6 圖66互感線圈的極性 1.同名端 在電了電路中，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66所示，圖中兩個(gè)線圈乙2繞在同 個(gè)圓柱形鐵棒上，厶i中通有電流幾 (1) 當(dāng)i增大時(shí)，它所產(chǎn)生的磁

21、通 丨增加，厶i中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，3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 I的變化引起的。根據(jù)楞次定卸可知，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 I的增加，由安培定則可確定Li、山中感應(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)，4、厶2中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向都反了過來，但端點(diǎn)1與3、2與4極性 仍然相同。 (3) 無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-變化磁 通的作用下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性和同的端點(diǎn)叫同幺端，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相反的端點(diǎn)叫片名心。 2同名端的表示法 在電路中，般用“ ”衣示同

22、名端，如圖67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)位置就不需耍在圖上農(nóng)示出來了。 圖68判定同名端實(shí)驗(yàn)電路 3同名端的判定 (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)法來判定。 圖6-8是判定同名端的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流從線圈的端點(diǎn)1流入，且電流 隨時(shí)間在增人。若此時(shí)電流衣的指針向正刻度方向偏轉(zhuǎn)，則說明1與3是同名端，否則1與3 是異名端。 二、互感線圈的串聯(lián) 把兩個(gè)互感線圈串聯(lián)起來有兩種不同的接法。異名端相接稱為順;X同名端相接稱為反: 1 順串 順串的兩個(gè)互感線圈如圖69所示，電流由端點(diǎn)1經(jīng)端點(diǎn)2 3流向端點(diǎn)4

23、C 圖69互感線圈的順串圖610互感線圈的反串 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 E =El+EmEli +E.W2 =厶 1 + 厶2 +2M ,2 , , =(厶 1+L2+2M) /=L 順 廠心=S +l2+2m 是兩個(gè)互感線圈的總電感。因此，順串時(shí)兩個(gè)互感線圈相當(dāng)于個(gè)具有等效電感為L(zhǎng)順=Li+L2 + 2M的電感線圈。 2 反串 反串的兩個(gè)互感線圈如圖6-10所示。 與順串的情形類似，兩個(gè)互感線圈反串時(shí)，相當(dāng)于個(gè)具有等效電感為 L = L, + L2-2M 的電感線圈。

24、 通過實(shí)驗(yàn)分別測(cè)得厶*和L反，就可計(jì)算出互感系數(shù) m=l順一2反 4 在電了電路中，常常需要使用具有中心抽頭的線圈，并且要求從中點(diǎn)分成兩部分的線圈完 全相同。為了滿足這個(gè)要求，在實(shí)際繞制線圈時(shí)，可以用兩根相同的漆包線平行地繞在同-個(gè) 心子上，然后，把兩個(gè)線圈的異名端接在起作為中心抽頭。 如果兩個(gè)完全相同的線圈的同名端接在起，則兩個(gè)線圈所產(chǎn)生的磁通在任何時(shí)候都是人 小相等而方向相反的，因此相互抵消，這樣接成的線圈就不會(huì)有磁通穿過，因而沒有電感，它 在電路中只起個(gè)電阻的作用。所以，為獲得無感電阻，可以在繞制電阻時(shí)，將 電阻線對(duì)折, 雙線并繞。 第七節(jié)渦流和磁屏蔽 一、渦流 1.渦流 把塊狀金屬放在

25、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, 象水的旋渦，因此叫渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。 由于整塊金屬電阻很小，所以渦流很人，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，還使部分電能轉(zhuǎn)換為熱能白口浪費(fèi)，這種 電能損失叫渦流損失。 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。這樣渦流彼限制在狹窄的薄片內(nèi)，回路電阻很人，渦流人為減小，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人，可以進(jìn)步

26、減少渦流損失，硅鋼片的 渦流損失只有普通鋼片的1/51/4。 2. 渦流的應(yīng)用 在些特殊場(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 熱的電爐叫口頻感應(yīng)爐，它的主要結(jié)構(gòu)是個(gè)與大功率高頻交流電源相接的線圈，彼加熱的金 屬就放在線圈中間的州圳內(nèi)，當(dāng)線圈中通以強(qiáng)人的高頻電流時(shí)，它的交變磁場(chǎng)在堆砌內(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。 二、磁屏蔽 1. 磁屏蔽 在電(技術(shù)中，儀器中的變壓器或其他線圈所產(chǎn)生的漏碗通，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，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。 本章小結(jié) 、感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 1