電工基礎(chǔ)(機(jī)工版)授課教案電感器

1、電工基礎(chǔ)（工版）授課案 電感器在電子技術(shù)和電力工程中，常常遇到由導(dǎo)線(xiàn)繞制而成的線(xiàn)圈，如收音機(jī) 中的高頻扼流圈，日光燈電路中的鎮(zhèn)流器等等些線(xiàn)圈統(tǒng)稱(chēng)為電感線(xiàn)圈也叫 電感器。電感元件在電子電路中主要與電容組成 LC 振回路其作用是調(diào)諧選頻、 振蕩、阻流及帶通（帶阻）濾波等。不論圖 常電元件實(shí)物圖及電路符號(hào)何種電感元件其電路符號(hào)一般都由兩部分組成即代表線(xiàn)圈的部分與代表磁芯 和鐵芯的部分線(xiàn)圈部分分為有抽頭和無(wú)抽頭兩種線(xiàn)圈中沒(méi)有磁芯或鐵芯時(shí)即 為空心線(xiàn)圈，則不畫(huà)代表磁芯或鐵芯的符號(hào)。一、電器的常用分根據(jù)線(xiàn)圈內(nèi)有無(wú)鐵芯，分為空心和鐵芯電感線(xiàn)圈。1、空心電線(xiàn)圈A定義繞在非鐵磁材料做成的骨架上的線(xiàn)圈，叫做空心電

2、感線(xiàn)圈。11 1 1 2 2 2 1 21 1 1 2 2 2 1 2B-I 特性：磁鏈 ：一個(gè) N 匝的電感線(xiàn)圈通有電流 I，在每匝線(xiàn)圈上產(chǎn)生的磁通 則線(xiàn)圈的磁鏈為 N磁 與磁 都是電流 I 的函數(shù)，都隨電流的變化而變化。理論和實(shí)驗(yàn)都 可以證明，磁 與電流 I 成正比，即 LI L I式中I線(xiàn)圈中的電流，單位是安培，符合 ；線(xiàn)圈中的磁鏈，單位是韋伯，符號(hào) Wb；L線(xiàn)圈的自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)自感或電感，單位是亨，符號(hào)為 H。實(shí)際中常用到的符號(hào)還有，毫亨（）和微亨（1 H 102、鐵芯電線(xiàn)圈A定義在空心電感線(xiàn)圈內(nèi)放置鐵磁材料制成的鐵芯，叫做鐵芯電感線(xiàn)圈。B-I 特性：通過(guò)鐵芯線(xiàn)圈的電流與磁鏈不是正比關(guān)

3、系，比值I不是常數(shù)。對(duì)于一個(gè)確定的電感線(xiàn)圈，磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 與所通過(guò)的電流 I 成正比，即 H 與 I 一一對(duì)應(yīng)；磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 與線(xiàn)圈的磁鏈 成正比，即 與 一一對(duì)應(yīng)?？梢?jiàn)， 與 I 的曲線(xiàn)和 與 H 的曲線(xiàn)形狀相同，如圖 所示見(jiàn)教材）由圖可見(jiàn)，電流為 I 時(shí)對(duì)應(yīng)的磁鏈 ，其電感為L(zhǎng) I11,電流為 I 時(shí)對(duì)應(yīng)的磁鏈 ，其電感為L(zhǎng) I22.顯然，L L 。電感的大小隨電流的變化而變化，這種電感叫非線(xiàn)性電感。提示：有時(shí)為了增大電感，常常在線(xiàn)圈中放置鐵芯或磁芯，使單位電流所產(chǎn) 生的磁鏈劇增，從而達(dá)到增大電感的目的。2二、電線(xiàn)圈的參數(shù)電感元件是一個(gè)儲(chǔ)能元件（磁場(chǎng)能它有兩個(gè)重要參數(shù)，一個(gè)是電感，一 個(gè)

4、是額定電流。1、電感電感量 L 稱(chēng)自感系數(shù)，是用來(lái)表示電感元件自感應(yīng)能力的物理量。 當(dāng)通過(guò)一個(gè)線(xiàn)圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，線(xiàn)圈中便會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)，這就是電磁感應(yīng)現(xiàn)象電勢(shì)大小正比于磁通變化的速率和線(xiàn)圈匝數(shù)自感電動(dòng)勢(shì)的方向總是組織 電流變化的，猶如線(xiàn)圈具有慣性，這種電磁慣性的大小就用電感量 表示。L 基本單位是 （亨利的較多的單位為毫微1 H 102、額定電通常是指允許長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)電感元件的直流電流值。選用電感元件時(shí)，其額定電流值一般要稍大于電流中流過(guò)的最大電流。 注意：實(shí)際的電感線(xiàn)圈常用導(dǎo)線(xiàn)繞制而成，因此除具有電感外還具有電阻。由于電感線(xiàn)圈的電阻很小常可忽略不計(jì)它就成為一種只有電感而沒(méi)有電阻的理想線(xiàn) 圈，即

5、純電感線(xiàn)圈，簡(jiǎn)稱(chēng)電感。三、例講解略見(jiàn)教材 例題 1小結(jié)（1）電感具有反映產(chǎn)生磁場(chǎng)，儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的特征。（ ）電感線(xiàn)圈可以分為空心和鐵芯電感線(xiàn)圈兩大類(lèi)。空心電感線(xiàn)圈為線(xiàn)性 線(xiàn)圈，其 -I 關(guān)系呈一次線(xiàn)性關(guān)系，如圖 4-18 所示；鐵芯電感線(xiàn)圈為非線(xiàn)性線(xiàn) 圈，其 -I 關(guān)系呈非線(xiàn)性曲線(xiàn)，如圖 4-20 所示。（3）電感線(xiàn)圈的兩個(gè)最重要的參數(shù)是電感（自感系數(shù)）與額定電流。 自感與互感一、自現(xiàn)象與自感動(dòng)勢(shì)1、演示實(shí) 1用圖 1 電路作演示實(shí)驗(yàn)。31 1 1 1 1 1 2 1 1 2A 和 A 是規(guī)格相同的兩個(gè)白熾燈。合上開(kāi)關(guān) K，調(diào)節(jié)滑鍵變阻器 ，使 A 和 A 亮度相同，再調(diào)節(jié) R ，使 A 和

6、A 正常發(fā)光，然后打開(kāi) K，再合上開(kāi)關(guān) K 的瞬間，問(wèn)同學(xué)們看到了什么？（實(shí)驗(yàn)要反復(fù)幾次可以觀察到：A 比 A 亮得多。演示實(shí)驗(yàn) 2：用圖 2 電路作演示實(shí)驗(yàn)。合上開(kāi)關(guān) K調(diào)節(jié) 使 A 正常發(fā)光打開(kāi) K 的瞬間問(wèn)同學(xué)們看到了什么？ （實(shí)驗(yàn)要反復(fù)幾次）可以觀察到：A 在熄滅前閃亮了一下。啟發(fā)講 當(dāng)通過(guò)螺線(xiàn)管中電流變化時(shí)，螺線(xiàn)管中也能產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象， 但這種電磁感應(yīng)現(xiàn)象與我們前面學(xué)過(guò)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象有所不同種電磁感應(yīng)現(xiàn) 象的產(chǎn)生是由于通過(guò)導(dǎo)體自身的電流變化引起的磁通量的變化種現(xiàn)象就成為 自感現(xiàn)象。小結(jié) ：當(dāng)導(dǎo)體中的電流發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體本身就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，個(gè)電動(dòng) 勢(shì)總是阻礙 導(dǎo)體中原來(lái)電流的變化種

7、由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的 電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象，自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫做自感電動(dòng)勢(shì)。提示前面所提到的“ 阻礙的含義為當(dāng)通過(guò)螺線(xiàn)管中原來(lái)的電流 I 增大時(shí)， 螺線(xiàn)管中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙 I 大；當(dāng)通過(guò)螺線(xiàn)管中原來(lái)的電流 I 小時(shí)， 螺線(xiàn)管中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙 I 小。2、自感電勢(shì)推理得出影響自感電動(dòng)勢(shì)的因素提出問(wèn)題：自感電動(dòng)勢(shì)是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，它是由自身電流變化產(chǎn)生的，它和電4流變化有什么關(guān)系呢？在自感電動(dòng)勢(shì)的參考方向和電感、元件電流為關(guān)聯(lián)參考方向下，自感電動(dòng)勢(shì) 公式可由法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)而得e L式中 線(xiàn)圈中電流的變化量，單位是安培，符號(hào)為 A 線(xiàn)圈中電流變化了 用的

8、時(shí)間，單位是秒，符號(hào)為 ； L線(xiàn)圈的自感系數(shù)，單位是亨利，符號(hào) H；eL自感電動(dòng)勢(shì)，單位是伏特，符號(hào)為 。公式中的符號(hào)表明自感電動(dòng)勢(shì)總是企圖阻止電流的變化。講解【例題 13、自感現(xiàn)的實(shí)際意義a.說(shuō)明自感現(xiàn)象廣泛存在。凡是有導(dǎo)線(xiàn)、線(xiàn)圈的設(shè)備中，只要有電流變化都 有自感現(xiàn)象存在，因此要充分考慮自感和利用自感。b.利用自感現(xiàn)象實(shí)例講解：日光燈。日光燈電路中利用鎮(zhèn)流器的自感現(xiàn)象，獲得點(diǎn)燃燈管所 需要的高壓，并且使日光燈正常工作。c.自感現(xiàn)象的危害在具有很大自感線(xiàn)圈而電流又很強(qiáng)的電路中，當(dāng)電路斷開(kāi)的瞬間，由于電路 中的電流變化很快在電路中會(huì)產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢(shì)可能擊毀線(xiàn)圈的絕緣保 護(hù)者使開(kāi)關(guān)的閘刀和固定

9、夾片之間的空氣電離成導(dǎo)體生電弧而燒毀開(kāi)關(guān)， 甚至危害工作人員的安全?？梢?jiàn)，在實(shí)際中要設(shè)法避免有害的自感現(xiàn)象的發(fā)生。*、互感現(xiàn)象和互感電動(dòng)勢(shì)舉例：變壓器是利用互感現(xiàn)象制成的一種電器設(shè)備，在電力系統(tǒng)和電子線(xiàn)路 中廣泛應(yīng)用。收錄機(jī)常用的穩(wěn)壓電源，就是變壓器的一種。1、互感現(xiàn)由于一個(gè)線(xiàn)圈流過(guò)電流所產(chǎn)生的磁通，穿過(guò)另一個(gè)線(xiàn)圈的現(xiàn)象，叫磁合。 由于此線(xiàn)圈電流變化引起另一個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱(chēng)為互感現(xiàn)象。產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫互感電動(dòng)勢(shì)。5演示實(shí)驗(yàn)：如圖 4-24 兩個(gè)線(xiàn)圈之間的互感（見(jiàn)教材 4-7線(xiàn)圈 A 和滑鍵變阻器 R 、開(kāi)關(guān) S 串聯(lián)起來(lái)以后接到電源 E 。線(xiàn)圈 B 的兩 端分別和靈敏電流計(jì)的兩

10、個(gè)接線(xiàn)柱連接觀察當(dāng)開(kāi)關(guān) 合或斷開(kāi)的瞬間電流 計(jì)的變化情況?？梢杂^察到：當(dāng)開(kāi)關(guān) S 合或斷開(kāi)的瞬間，電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并且指 針偏轉(zhuǎn)的方向相反說(shuō)明電流方向相反開(kāi)關(guān)閉合后迅速改變變阻器的阻值， 電流計(jì)的指針也會(huì)左右偏轉(zhuǎn)，而且組織變化越快，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)的角度越大。啟發(fā)講解 實(shí)驗(yàn)表明線(xiàn)圈 A 中的電流發(fā)生變化時(shí)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也要發(fā)生 變化，通過(guò)線(xiàn)圈的磁通也要隨之變化，其中必然要有一部分磁通通過(guò)線(xiàn) B這 部分磁通叫做互感磁通。互感磁通同樣隨著線(xiàn)圈 A 中電流的變化而變化，因此， 線(xiàn)圈 中要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。同樣，如果線(xiàn)圈 B 中的電流發(fā)生變化時(shí)，也會(huì)使 線(xiàn)圈 A 中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)

11、象，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫做互感 電動(dòng)勢(shì)， 來(lái)表示。M2、互感電勢(shì)在互感電動(dòng)勢(shì)和電流的參考方向一致的情況下論和實(shí)驗(yàn)證明線(xiàn)圈 B 感 電動(dòng)勢(shì)為e M（式 ）式中 線(xiàn)圈中電流的變化量，單位是安培，符號(hào)為 A 線(xiàn)圈中電流變化了 用的時(shí)間，單位是秒，符號(hào)為 ； 線(xiàn)圈的互感系數(shù)，單位是亨利，號(hào)為 ；eM互感電動(dòng)勢(shì)，單位是伏特，符號(hào)為 ?；ジ邢禂?shù)由這兩個(gè)線(xiàn)圈的幾何形狀、尺寸、匝數(shù)、它們之間的相對(duì)位置以及 磁介質(zhì)的磁導(dǎo)率決定，與線(xiàn)圈中的電流大小無(wú)關(guān)。3、互感現(xiàn)的實(shí)際意義A互感象的應(yīng)用應(yīng)用互感可以很方便的把能量或信號(hào)由一個(gè)線(xiàn)圈傳遞到另一個(gè)線(xiàn)圈。我們使 用的各種各樣的變壓器，如電力變壓器周變壓器鉗形電流表等都是根據(jù)互 感原理工作的。6B互感現(xiàn)象的危害例如：有線(xiàn)電話(huà)常常會(huì)由于兩路電話(huà)間的互感而引起串音；無(wú)線(xiàn)電設(shè)備中， 若線(xiàn)圈位置安放不當(dāng)，線(xiàn)圈間相互干擾，影響設(shè)備正常工作。在此類(lèi)情況下就需要避免互感的干擾。三、例講解略見(jiàn)教材 例題 1）小結(jié)1、自感現(xiàn)與自感電動(dòng)勢(shì)a.自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感電動(dòng)勢(shì)的大小和方向仍可以用法拉第電磁 感應(yīng)定