《电工技术基础与技能》第3章 电容和电感.pptVIP

2.自感电动势的大小和方向 线圈中有电流i，产生自感磁通ΦL ，电流i的方向与自感磁通ΦL之间应符合右手螺旋定则。当线圈中的电流变化时，自感磁通ΦL随之变化，并在线圈中产生自感电动势eL。根据法拉第电磁感应定律和电感定义式，则 自感电动势的方向与自感磁通之间应符合右手螺旋定则。 【例3-16】电感L=20mH的线圈中电流方向如图3-37所示。当电流在2μs内由0增加到2A时，求线圈的自感电动势的大小和方向。 3.电感线圈在电路中的作用 电感线圈在电路中是一种储能元件。 当线圈中的电流为i时，线圈中储存的磁场能为 当线圈中电流由i1变化到i2时，线圈中增加或减少的磁场能为 【例3-17】电感L=100mH的线圈，当电流为2A时，线圈中储存的磁场能是多少？当电流增加到4A时，有多少电能转换为磁场能？ 解：当线圈中的电流为2A时，线圈中储存的磁场能为 当线圈中的电流由2A增加到4A时，转换为磁场能的电能为 二、电感元件的测试 假定一个线圈是由没有电阻的导线绕制的，在电路中不消耗电能，只有磁场能和电能之间的互相转换，则把这种只有电感的理想的线圈，称做电感元件。电感元件在电路中的图形和文字符号如图3-38所示。 在电子电路中，利用电感线圈“通直流，阻交流”的作用来进行分频和滤波，如用图3-39所示高频扼流圈阻止高频信号通过，也可以用如图3-40所示的线圈与电容器构成调谐或选频电路。 在电力系统中，如变压器、电动机、发电机等更是离不开电感元件。家用电器中，如洗衣机、日光灯等，也有电感元件。常见电感元件如图3-41所示。 在自动控制中，需要各种形式的传感器。如图3-42所示的变隙式电传感器、变截面式电传感器、螺管式电传感器等，都是带有电感线圈的装置，它们可完成压力、位移等非电量的检测，实现对生产机械的自动控制。 三、质量判别 （1）先用万用表欧姆挡R×1挡去测量线圈的电阻值，如图3-43所示。 （2）多个绕组的线圈，除测量其每组绕组的电阻外，还要用万用表测量绕组之间是否有短路现象。 （3）对具有铁芯或金属屏蔽罩的线圈，还要测量它的线圈与铁芯或金属屏蔽罩间是否短路，如图3-44所示。 活动四 电容器的充、放电现象 在图3-14所示的电路中，US为恒压源，C为电容量很大的电容器，S是单刀双掷开关，H是灯泡。先把开关S与接点1闭合，电源对电容器充电。 在充电过程中并没有电荷直接通过电容器内部的电介质，而是电子由电容器的正极板→灯泡→电流表→电源正极→电源负极→电容器负极板作定向移动，形成电流的，如图3-15所示。 由图3-16可知，电容器在放电过程中，也没有电荷通过电容器内部电介质。 任务二 电磁感应 活动一 通电导线产生的磁场方向 活动二 通电导线在磁场中受到的作用力 活动三 描述磁场的物理量 活动四 电磁感应定律 活动一 通电导线产生的磁场方向 一、磁场和磁力线 通电导线能够吸引小磁针偏转，说明运动电荷周围存在一种特殊物质，称之为磁场。磁场有两个特征：①对磁铁、运动电荷和通电导体有作用力；②具有能量，能对移动的通电导体做功。 将小磁针在空间各点N极所指的方向用平滑的曲线连接起来，可以得到一系列曲线，这些曲线称做磁感应线或磁感线。 二、磁场方向的判断 1.通电直导线周围的磁场方向 通电直导线周围的磁感线是以导线为圆心的一系列同心圆，越靠近导线，磁场越强，磁感线越密。磁场方向用右手定则判断，如图3-17所示 2.通电线框框内的磁场方向 通电单匝线框在框内和框外都存在磁场，框内的磁场方向与框外的磁场方向相反。判断框内的磁场方向时用右手，如图3-18所示。 3.通电螺线管的磁场方向 判断螺线管的N极用右手，如图3-19所示，四指弯曲的方向为螺线管导线的电流方向，拇指所指的一端为螺线管的N极。 【例3-6】判断图3-20所示的各图中通电元件的磁场方向。 解：用右手判断各图的磁场方向，如图3-20所示。 活动二 通电导线在磁场中受到的作用力 通电导线在磁场中受到作用力的方向可用左手定则判断；伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且拇指和四指在同一平面内。让磁感线垂直从手心穿过，四指所指的方向为导线中的电流方向，拇指所指的方向为通电导线受到磁场作用力的方向，如图3-21所示。 如图3-22所示，当导线中的电流方向与磁场方向垂直时，导线受到的作用力的大小为 当通电导线中的电流方向与磁感线的夹角为θ时，导线受到作用力的大小为 【例3-7】导线中的电流方向如图3-23所示，两条导线是相互吸引还是相互排斥？ 解：导线Ⅰ中电流I1在导线Ⅱ位置处的磁场BⅠ，Ⅱ，方向用右手定则判断，垂直纸面向里；再用左手定则判断，导线Ⅱ受到磁场作用力FⅠ，Ⅱ的方向向上。导线Ⅱ中电流I1在导线Ⅰ位置