XXXX年“百千万”维修电工理论培训第一章电工基础

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2013,年“百千万”维修电工理论培训,电工基础,第一章,电子技术基础知识,第二章,电动机知识,第三章,变压器知识,第四章,自动控制知识,第五章,先进控制技术,第六章,电力电子变流技术,第七章,第一章 电工基础,第,一,节,复杂直流电路,第二节,磁场与磁场方向,第三节磁路和磁路定律,第四节电磁感应,第五节自感和自感系数,课,程,内,容,第六节,互感和互感系数,第,七,节,电磁铁和涡流,、基尔霍夫定律,1,、基尔霍夫电流定律,基尔霍夫电流定律,(KCL),又称节点电流定律或基尔霍夫第,定律。,其内容是：电路中任意,个节点上，流入节点的电流之和等于流出该节点的电流之和，其数学表达式为。,(1.1),或,(1.2),基尔霍夫电流定律不仅适用于节点，也可推广应用于任意假定的封闭面。假定,个封闭面把部分电路包围起来，则流进封闭面的电流等于从封闭面流出的电流。,多么复杂的电路都是通过两根导线与电源连接，流过这两根导线的电流必然相等。,为了分析方便，常假设各个支路中的电流方向,(,称为参考方向,),，并且标在电路图上。若计算结果为正，说明支路电流实际方向与参考方向相同；如果支路电流为负值，说明支路电流实际方向与参考方向相反。,第,一,节复杂直流电路,2,、基尔霍夫电压定律,基尔霍夫电压定律,(KVL),又称回路电压定律或基尔霍夫第二定律。,其内容是：对于电路中的任,回路，沿回路绕行方向的各段电压的代数和等于零，其数学表达式为,(1.3),或,(1.4),应用基尔霍夫第二定律列回路电压方程时，用,形式较多，步骤如下：,(1),假设各支路电流的参考方向和回路的绕行方向。,(2),将回路中全部电阻上的电压豫写在等式,边，若通过电阻的电流方向与绕行方向,致，则该电阻上的电压取正号，反之取负号。,(3),将回路中全部电动势写在等式另,边，若电动势的方向,(,由负极指向正极,),与回路绕行方向,致，则该电动势取正号，反之取负号。,注意,:,用式,计算时，电压、电动势都集中在等式,边。有关电动势正负号规定恰好相反，也就是说，当电动势的方向与回路绕行方向相反时，该电动势取正号，反之取负号。,第,一,节复杂直流电路,二、 节点电压法,当复杂直流电路的支路较多而节点较少时，采用节点电压法计算比较方便。节点电压法以节点电压为未知量，先求出节点电压，再根据含源电路欧姆定律求出各支路电流。用节点电压法解题的步骤如下：,1,、选定参考点和节点电压的方向。,2,、求出节点电压,，分母各项的符号都是正的，,分子各项的符号按规则确定：凡电动势的方向指向,A,节点时取正号，反之取负号。,3,、根据含源支路欧姆定律求出各支路电流。,第,一,节复杂直流电路,三、支路电流法,支路电流法是以支路电流为未知量，依据基尔霍夫定律列出节点电流方程和回路电压方程，然后解联立方程组，求出各支路电流。如果电路有,m,条支路、靠个节点，即可列出,(n1),个独立节点电流方程和,m(n1),个独立回路电压方程。所列方程必须有新支路，没有新支路的方程不是独立方程。支路电流法适用于支路较少的复杂电路。,用支路电流法解题的步骤如下：,1,、 先假设各支路电流参考方向和回路绕行方向。,2,、 根据基尔霍夫电流定律列出,(n,1),个独立电流方程。,3,、 根据基尔霍夫电压定律列出,m,(n1),个独立回路电压方程。,如果求得的支路电流为正值，说明支路电流的实际方向与参考方向相同，如果求得的支路电流为负值，说明支路电流的实际方向与参考方向相反。,第,一,节复杂直流电路,四、戴维南定理,第,一,节复杂直流电路,图,1,1,含源二端网络,任何具有两个出线端的部分电路都称为二端网络。含有电源的二端网络称为含源二端网络或有源二端网络，否则叫做无源二端网络。,任何,个含源二端线性网络都可以用,个等效电源来代替，这个等效电源的电动势,E,等于该网络的开路电压,U,。，内阻,r,等于该网络内所有电源不作用，仅保留其内阻时，网络两端的输入电阻,(,等效电阻,)Ri,，如图,1,1,所示。,应用戴维南定理分析含源二端网络的目的是用等效电源代替二端网络，适用于求复杂电路中某,条支路的电流。,用戴维南定理求,R,支路电流的步骤如下：,1,、 把电路分为待求支路和含源二端网络两部分。,2,、 断开待求支路，求出含源二端网络开路电压,U,0,，即为等效电源的电动势,E,。,3,、 将网络内各电源置零,(,即将电压源短路，电流源开路,),，仅保留电源内阻，求出网络两端的输入电阻,Ri,，即为等效电源的内阻,r,。,4,、 画出电源二端网络的等效电路，接入待求支路，则待求支路的电流为,第,一,节复杂直流电路,1.,在直流电路中，基尔霍夫第二定律的正确表达式是,( B ),。,(A) ,0 (B) ,0 (C) IR,0 (D) E,0,第,一,节复杂直流电路,第二节,磁场与磁场方向,、磁场和磁场的基本性质,磁体两端磁性最强的区域叫磁极。任何磁体都具有两个磁极，无论怎样把磁体分割，它总是保持两个磁极。把,根磁铁放在另,根磁铁的附近，两根磁铁的磁极之间会产生相互作用的磁力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。磁极之间相互作用的磁力，不是磁极之间直接发生的，而是通过磁场传递的。,磁场是,种物质，具有力和能的性质。永久磁铁的周围存在着,种弥漫于空问的特殊形态的物质也是磁场，是,个稳定的磁场。,二、磁场的方向,把,个小磁针放在磁场中的任,点，可以看到小磁针受到磁场力的作用，静止之后两极不再指向南北方向，而指向别的方向，即磁场是具有方向性的。,规定：在磁场中的任,点，小磁针,N,极受力的方向，亦即小磁针静止时,N,极所指的方向，就是那,点的磁场方向。,在磁场中利用磁力线,(,有的版本称为磁感线,),来形象地表示各点的磁场方向。如图,1,2,所示。,由图,14,2,可知，磁力线具有以下几个特征：,1,、 磁力线是互不交叉的闭合曲线。在磁体外部由,N,极指向,S,极，在磁体内部由,S,极指向,N,极。,2,、 磁力线上某,点的切线方向，就是该点的磁场方向。,3,、 磁力线的疏密程度反映了磁场的强弱。磁力线越密表示磁场越强，越疏表示磁场越弱。,图,1,2,磁力线,第二节,磁场与磁场方向,第二节,磁场与磁场方向,三、电流的磁场,磁体周围存在着磁场，但并不是磁场的惟,来源，电流也能产生磁场，电和磁是有密切联系的。通电直导线产生的磁场方向可用安培定则来判断，用右手握住通电直导线，让拇指指向电流方向，则四指环绕的方向就是磁力线的方向。,3.,把,3,块磁体从中间等分成,6,块可获得,(D,),个磁极。,(A) 6 (B) 8 (C) 10 (D) 12,第三节磁路和磁路定律,、磁场的几个物理量,1,、磁感应强度,为了研究磁场中各点的强弱和方向，引入磁感应强度这个物理量。,把,段通电导线垂直地放久磁场中，导线长度,定时，电流,I,越大，导线受到的磁场力,F,也越大；电流,定时,导线长度越长，导线受到的磁场力,F,也越大。即通电导线受到的磁场力,F,与通过的电流,I,和导线的长度,L,成正比，或者说,F,与,I L,成正比，是,个恒量，但磁场中不同的地方，这个比值是不同的。,在磁场中垂直磁场方向的道电导线，所受的磁场力,F,与电流,I,和导线长度,L,的乘积,IL,的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度，用,B,表示，则,(1.5),磁感应强度是,个矢量，它的方向就是此点的磁场方向。单位是特,斯拉,，简称特，用字母,T,表示。在磁感应强度大的地方磁力线密,些，在磁感应强度小的地方磁力线就疏,些。,2,、磁通,磁场在空间的分布情况，可以用磁力线的多少和疏密程度来形象描述，但只能作定性分析。通,过与磁场方向垂直的某,面积上的磁力线的总数，叫做通过该面积的磁通量，简称磁通，用字母,表示。磁场的磁感应强度用,B,表示，平面的面积用,S,表示，穿过这个平面的磁通量为,(1.6),磁通的单位是韦,伯,，简称韦，用,Wb,表示。,当面积,定时，通过该面积的磁通越大，磁场就越强。,第三节磁路和磁路定律,3,、磁导率,磁感应强度是描述磁场中各点磁场强弱和方向的物理量。磁感应强度与媒介质磁导率有关。磁导率,是,个用来表示媒介质导磁性能的物理量，不同的媒介质磁导率不同。它的单位是亨米，用符号,H/m,表示。真空中的磁导率是,个常数，用,0,表示，实验测得,0,=410,7,H,m,。,媒介质的磁导率与真空的磁导率的比值叫做相对磁导率，用,r,表示，即,(1.7),相对磁导率只是,个比值，没有单位。,根据磁导率的大小，可把物质分为三类：,r1,的物质叫顺磁物质，,r1,的物质叫铁磁物质。,第三节磁路和磁路定律,4,、磁场强度,磁场中某点的磁感应强度,B,与媒介质磁导率,的比值，叫做该点的磁场强度，用,H,来表示，即,(1. 8),磁场强度也是,个矢量。在均匀的媒介质中，方向与磁感应强度是,致的，单位为安米，用符号,A,m,表示。磁场强度的数值只与电流的大小及导体的形状有关，而与磁场媒介质的磁导率无关。也就是说，在,定电流时，同,点的磁场强度不因磁场媒介质的不同而改变。,第三节磁路和磁路定律,二、磁场对载流导体的作用,1,、磁场对载流直导体的作用,如图,1,3,所示，磁场对处在其中的载流直导体有力的作用，导体所受的电磁力的大小为,(1.9),式中，,a,载流直导体与磁感应强度方向的夹角；,L,导体在磁场中的有效长度，单位是米,(m),；,I,导体中的电流强度，单位是安,(A),；,F,导体受到的电磁力,单位是牛,(N),。,第三节磁路和磁路定律,图,1,3,磁场对处在其中的载流直导体有力的作用,结论,:,当导体垂直于磁感应强度的方向放置时，即,=90,0,。,，导体受到的电磁力最大；当导体平行放置时，即,=0,0,。，导体受到的电磁力为零。,其方向可用左手定则判断：将左手伸平，拇指与四指垂直放在,个平面上，让磁力线垂直穿过手心，四指指向电流方向，则大拇指所指的方向就是直导体的受力方向，如图,1,4,所示。,结论,两根平行直导体，通以相同方向的电流时，会相互吸引，通以相反方向的电流时，会相互排斥。,(,判定方法：先假设其中,根直导体的电流方向，用安培定则得出其磁场方向，再用左手定则判定另,根直导体在此磁场中的受力方向即可得出结论。,),图,1,4,左手定则,第三节磁路和磁路定律,2,、磁场对通电矩形线圈的作用,如图,1,5,所示，在匀强磁场中放,通电线圈,abed,，当线圈平面与磁力线平行时，,ad,边和,bc,边不受磁场作用力，但,ab,边和,cd,边因与磁力线垂直，受到磁场的作用力,F,1,和,F,2,，且,F,1,=F,2,，受到作用力的两个边叫做有效边。,图,1,5,磁场对通电线圈的作用,根据左手定则判定有效边所受的作用力，可知两边所受作用力方向相反，且大小相等，形成,对力偶，线圈将做顺时针转动。,如图,1,5,所示，线圈在转矩,M,的作用下顺时针方向旋转，当线圈平面与磁力线的夹角为,a,时，则此时的转矩为,M=BIScosa,(1.10),如果线圈由,N,匝构成，则转矩为,M=NBIScosa,(1.11),第三节磁路和磁路定律,结论,:,当线圈平面与磁力线平行时，,a=0,，,cos0=1,，此时转矩最大，,M= BIS.,当线圈平面与磁力线垂直时，,a=90,，,cos90= 0,，此时的转矩为零。,第三节磁路和磁路定律,三、磁路,磁通,(,磁力线,),集中通过的闭合路径称为磁路。要想得到较强的磁场，就要把磁通集中在,个定型的路径中。最好的方法是利用铁磁材料按照电器的结构要求而做成各种形状的铁心，从而使磁通形成各自所需要的闭合路径。常见的磁路如图,16,所示。磁路按结构不同可分为无分支磁路和分支磁路，分支磁路又可分为对称分支磁路和不对称分支磁路。图,16(a),为无分支磁路，图,16(b),和图,16(d),为对称分支磁路，图,16(c),为不对称分支磁路。,图,1,6,不同的磁路,第三节磁路和磁路定律,四、磁路的欧姆定律,1,、磁阻,电路中有电阻，电阻是电流在电路中所受到的阻碍作用。磁路跟电路类似，磁路中也有磁阻，磁阻就是磁通通过磁路时所受到的阻碍作用，用符号,Rm,表示。与导体的电阻相似，磁路中磁阻的大小与磁路的长度,成正比，与磁路的横截面积,S,成反比，并与组成磁路的材料性质有关，用公式表示为,(1.12),如果铁心的几何尺寸,定时，磁导率越大，则磁阻越小。磁阻的单位是,1,亨，用字母,1,H,表示。在铁磁物质组成的磁路中，磁阻非线性是因为磁导率的非线性引起的。,2,、磁通势,线圈所产生磁通的数目，随着线圈匝数和所通过的电流的增大而增加，即通电线圈产生的磁通与线圈匝数和所通过的电流的乘积成正比。把通过线圈的电流和线圈匝数的乘积，称为磁通势,(,磁动势,),，用符号,Em,表示，单位是安培，用,A,表示。如果用,N,表示线圈的匝数，,I,表示通过线圈的电流，则磁通势可写成,(1.13),第三节磁路和磁路定律,3,、磁路的欧姆定律,通过磁路和磁通与磁通势成正比，而与磁阻成反比，用公式表示为,(1.14),与电路的欧姆定律相似，磁通对应于电流，磁通势对应于电动势，磁阻对应于电阻，叫做磁路的欧姆定律。图,1,7,是电路和磁路的对比。,图,1,7,电路和磁路的对比,注意,磁路与电路有本质的不同。电路断开时，电流为零，电动势依然存在；可是磁路没有开路状态，也不可能有开路状态，因为磁力线是不可断开的闭合曲线。,利用铁磁性物质作外壳，可起到磁屏蔽的作用，原因是铁磁物质的磁阻小，外磁场的磁力线绝大部分通过铁壳，漏人铁壳内的磁力线很少，从而将壳内部屏蔽起来，以避免外磁场的干扰。,第三节磁路和磁路定律,磁路和电路有很多相似之处，表,1,1,为磁路与电路对应的物理量及其关系式。,电,路,磁,路,电流,I(A),磁通中,(Wb),电阻,R=,L/S,磁阻,Rm=L/,s(1/H),电阻率,p(,m),磁导率,(Hm),电动势,E(V),磁通势,Em=IN(A,匝,),电路欧姆定律,I=E/R,磁路欧姆定律,=Em/Rm,第三节磁路和磁路定律,第四节电磁感应,、电磁感应现象,实验,1,如图,1,8,所示，让导体,AB,在磁场中向前或向后运动，电流表的指针就发生偏转，说明电路中产生了电流；如果,AB,静止或上下运动时，电流表指针不偏转，说明电路中没有电流产生。,结论：闭合电路中的,部分导体做切割磁力线的运动时，电路中就有电流产生。,图,1,8,直导体的电磁感应现象,结论,1,：不论是导体运动，还是磁场运动，只要闭合电路的,部分导体切割磁力线，电路中就有电流产生。,结论,2,：在导体和磁场不发生相对运动的情况下，只要穿过闭合电路的磁通发生变化，闭各电路中就有电流产生。,由于磁通变化而在导体或线圈中产生感应电动势的现象称为电磁感应。由电磁感应产生的电动势称为感应电动势，由感应电动势产生的电流叫感应电流。,结论 产生电磁感应的条件是通过线圈回路的磁通必须发生变化。,第四节电磁感应,二、楞次定律,1,、实验现象及原因,当磁铁的,S,极插入或抽出线圈时，线圈中就有感应电流产生，但方向相反；当磁铁的,N,极插入或抽出线圈时，线圈中就有感应电流产生，但方向相反。但插入,S,极与拔出,N,极时电流方向相同，插入,N,极与拔出,S,极时的电流方向相同。,当磁铁插入或抽出时，线圈由于产生感应电流而具有了磁性，磁铁和线圈之间必定会发生相互作用。根据能量守恒定律可知，能量不能凭空产生，也不会无故消失，只能由,种形式转化为另,种形式。感应电流总是阻碍磁通的运动趋势。也就是说当插入线圈时，线圈中的磁通变化趋势是增加的，靠近磁铁的,端出现同性磁极，相互推斥；当拔出线圈时，线圈中的磁通变化趋势是减少靠近磁铁的,端出现异性磁极，相互吸引,.,第四节电磁感应,实验,2,如图,1,9,所示，把磁铁插入线圈，或把磁铁从线圈中抽出时，电流表都发生偏转，说明闭合电路中产生了电流。如果磁铁插入线圈后静止不动，或磁铁和线圈以同,速度运动，即保持相对静止，电流表指针不偏转，说明闭合电路中没有电流产生。,图,1,9,螺旋线圈的电磁感应现象,第四节电磁感应,2,、定律内容,当穿过线圈的磁通,(,原有的磁通,),变化时，感应电动势的方向总是企图使它的感应电流产生的磁通阻止原有磁通的变化。也就是说，当线圈原磁通增加时，感应电流就要产生与它方向相反的磁通去阻碍它的增加；线圈原磁通减少时，感应电流就要产生与它方向相同的磁通去阻碍它的减少。,当磁铁插入线圈时，穿过线圈磁通增加，感应电流的磁场方向跟磁通的方向相反，阻碍磁通的增加；当磁铁拔出线圈时，穿过线圈的磁通减少，感应电流的磁场方向跟磁铁的磁场方向相同，阻碍磁通的减少。,结论 感应电流的方向，总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通的变化。,第四节电磁感应,3,、用楞次定律判定感应电动势的具体步骤,(1),明确原来磁场的方向以及闭合电路的磁通是增加还是减少。,(2),根据楞次定律确定感应电流的磁场方向。,(3),利用安培定则来确定感应电流的方向。,说明 直导体中感应电动势的方向可以用楞次定律来判定。但用右手定则更为简便。右手定则的内容是：伸平右手，拇指与其余四指垂直，让磁力线穿过手心，拇指指向导体运动方向，则四指的方向就是感应电动势或感应电流的方向。,第四节电磁感应,结论,线圈中感应电动势的大小，取决于线圈中磁通的变化速度，而与线圈中磁通本身的大小无关。如果,式中，,表示单位时间内线圈磁通的变化量，叫磁通的变化率。,线圈中感应电动势的大小与穿过线圈的磁通的变化率,(,即变化快慢,),成正比，这个规律叫做法拉第电磁感应定律。,如果线圈有,N,匝，由于每匝线圈内的磁通变化都相同，整个线圈由,N,匝线圈串联组成，线圈中的感应电动势就是单匝时的,N,倍，即,三、法拉第电磁感应定律,如果用,=,2,1,，表示线圈在,t=t,2,t,1,时间内磁通的变化量，则,(1.15),（,1.16,）,= o,，则,e=o,；,越大，则,e,越大。,=0,时，即使线圈中磁通再大，也不会产生感应电动势。,进,步推导，直导体以,定速度与磁场成,a,角运动时，导体中感应电动势的大小为,|E|=|BLVsin,|,(1.17),第四节电磁感应,说明,在应用,e= BLVsin,时，如果,V,是,段时间内的平均速度，,e,就是这段时间内感应电动势的平均值；如果,V,是某,时刻的瞬时速度，,e,就是那个时刻感应电动势的瞬时值。,用楞次定律和右手定则都可以判定感应电流的方向，且结论,致。如果导体和磁场之间有相对运动时，用右手定则判定感应电流的方向，较为简便。如果导体和磁场之间无相对运动，而感应电流的产生仅是由于,“,穿过闭合电路的磁通发生了变化,”,，则用楞次定律来判定感应电流的方向。,结论直导体是线圈相当于,匝的特殊情况，右手定则是楞次定律的特殊形式，,e= BLVsin,是法拉第电磁感应定律的特殊形式。,第四节电磁感应,第五节自感,和自感系数,、自感现象,实验,1,如图,1,10,所示，先合上开关,S,，调节,R,的电阻，使同规格的两个灯泡,HL,1,。和,HL,2,的明亮程度相同。调节,R,使两灯炮正常发光，然后断开开关,S,。,现象：关上开关的瞬间，跟,R,串联的,HL,2,。立刻亮起来，跟有铁心的线圈,L,串联的,HL,1,逐渐亮起来。,原因：在接通电路瞬间，电路中的电流增大，穿过线圈,L,的磁通也随着增加。则产生感生电动势阻碍线圈中的电流增大。,实验,2,如图,1,11,所示，把灯泡,HL,和带铁心的电阻较小的线圈,L,并联在直流电路里。接通电路，灯,HL,正常发光后，再断开电路。,现象：断电的,瞬间，灯泡突然发出很强的亮光，然后才熄灭。,原因：电路断开的瞬间，通过线圈的电流突然减弱，穿过线圈的磁通很快减少，就会在线圈中产生感应电动势。电源断开了，但线圈,L,和灯泡,HL,组成了闭合回路，有感应电流通过，灯泡不会立即熄灭。,图,1,10,自感实验电路,(,接通电源,),图,1,11,自感实验电路,(,断开电源,),结论,当线圈中的电流发生变化时，线圈本身就产生了感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。,由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫做自感现象。在线圈中产生感应电动势叫做自感电动势。,第五节自感,和自感系数,(1.19),公式中，,由线圈自身电流所产生的自感磁链,(Wb),；,i,流过线圈的电流,(A),；,L,线圈的电感量,(H),。,二、自感系数,当,个空线圈通过电流后，这个电流产生的磁场使每匝线圈具有的磁通叫自感磁通，用,表示。,当电流通过匝数为,L,的线圈时，线圈每匝都有自感磁通穿过，如果每,匝的磁通都相同，这个线圈的自感磁链为,=N (1.18),为了表明各个线圈产生自感磁链的能力，将线圈的自感磁链与电流的比值，即线圈中通过单位电流所产生的自感磁链叫做线圈,(,或回路,),的自感系数，简称电感，用符号,L,表示，即,第五节自感,和自感系数,电感量是衡量线圈通过单位电流时能够产生自感磁链本领的物理量。当线圈通过,1A,电流能够产生,lWb,的自感磁链，那么该线圈的电感量就是,1H,。,自感系数的单位：亨利,(H),，较小单位毫亨,(mH),和微亨,(uH),。,换算关系：,1H=110,3,mH=110,6,uH,对有铁心线圈，自感系数,L,不是常数，对空心线圈，媒介质是空气，空气磁导率,u,恒定不变，当其结构,定时，,L,为常数。自感系数,L,是空心线圈的固有参数，它的大小取决于线圈的几何尺寸及线圈中介质的磁导率。,第五节自感,和自感系数,三、自感电动势,1,、自感电动努的大小,个,N,匝的空心线圈可认为是线性电感，自感电动势的数学表达式,把,=Li,代入，可得自感电动势,式中，,L,线圈的电感量,(H),；,电流对时间的变化率,(A,s),。,(1.20),说明,自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比。当线圈中的电流在,ls,内变化,1A,时，引起的自感电动势为,1V,，这个线圈的自感系数就是,1H,。当线圈电感量,定时，线圈的电流变化越快，自感电动势就越大；线圈的电流变化越慢，自感电动势就越小；线圈的电流不变，就没有自感电动势。反之，在电流变化率,定韵情况下，若线圈的电感量越大，自感电动势就越大；若线圈的电感量,L,越小，自感电动势就越小。电感量也反映了线圈产生自感电动势的能力。,2,、自感电动势的方向,自感电动势的方向可以用楞次定律判断。自感电动势的方向总是和原电流变化的趋势相反。原电流的变化趋势是增大的，自感电动势产生的感生电流阻碍原电流的增大，从而与原电流方向相反。原电流的变化趋势是减小的，自感电动势产生的感生电流阻碍原电流的减小，从而与原电流方向相同。,第五节自感,和自感系数,第六节,互感和互感系数,、互感现象,假如两个线圈或回路靠得很近，当第,个线圈中有,i,1,通过时，它所产生的自感磁通,11,，必然有,部分要穿过第二个线圈，这,部分叫做互感磁通，用,12,表示，它在第二个线圈上产生互感磁链,12,。,如果,i,1,随时间变化，则,12,也随时间变化，在第二个线圈中将要产生感应电动势。这种由于,个线圈的电流变化，而在另,线圈中产生感应电动势的现象叫做互感现象。产生的感应电动势叫互感电动势,Em2,。,同理，当,i,2,随时间变化时，在第,个线圈中产生互感电动势,Em1,。,说明 比较自感现象可知，自感是线圈自身发生的电磁感应，互感是具有耦合关系的两个,(,或多个,),线圈发生的电磁感应。从本质上说是,样的，都是电磁感应现象的特例。,第六节,互感和互感系数,二、互感系数,在两个有磁交链,(,耦合,),的线圈中，互感磁链与产生此磁链的电流比值，叫做这两个线圈的互感系数，简称互感，用,M,表示，互感系数的单位和自感系数的单位相同，都是亨利,(H),。,通常互感系数只和这两个线圈的匝数、几何形状、尺寸、结构、相对位置及媒介质的磁导率有关，而与线圈中的电流无关。只有当媒介质为铁磁性材料时，互感系数才与电流有关。互感电动势的大小反映了,个线圈电流变化时，对另,个线圈产生互感电动势的能力。,(1.22),说明 线圈中的互感电动势与互感系数和另,线圈中电流的变化率的乘积成正比。互感电动势的方向可用楞次定律判定。式中负号就是楞次定律的反映。,三、互感电动势,由互感现象产生的感应电动势叫互感电动势，用,Em,表示。假定两个靠得很近的线圈中，第,个线圈的电流,i,1,发生变化，将在第二个线圈中产生互感电动势,Em2,，根据法拉第电磁感应定律，可得,(1.21),同理可得，第二个线圈的电流,i,2,发生变化，在第,个线圈中产生的互感电动势为,第六节,互感和互感系数,四、同名端,可以采用同名端来反映磁耦合线圈的绕向，同名端又称为极性端。,个线圈中互感电,.,动势的方向用同名端判别较为简便。,两线圈同名端的规定方法：当两线圈的电流由同名端通人线圈时，所产生的互感磁通与自感磁通是相互增强的。,在实际应用中，,般不画出磁耦合线圈的实际绕向，而只,.,用电感符号画出，用符号,“,.,”,表示出它们的同名端。同名端的符号也可用,“,*,”,表示,第六节,互感和互感系数,第七节 电磁铁和涡流,、电磁铁,电磁铁是利用通电的铁心吸引衔铁或保持某种机械零件、工件于固定位置的,种电器。对于电磁铁来说，励磁线圈通电后产生的磁通经过铁心和衔铁形成闭合磁路，使衔铁磁化，且产生与铁心不同的异性磁极，从而产生电磁吸力。铁心具有很强的电磁吸力。电磁吸力是电磁铁的主要参数之,。,电磁铁的形式很多，但基本组成相同，,般由励磁线圈、铁心和衔铁三个主要部分组成。根据励磁线圈中通人的电流不同，电磁铁可分为直流电磁铁和交流电磁铁。交、直流电磁铁的结构不同，其电磁关系也有很大的不同。,应该注意，即使额定电压相同的交、直流电磁铁也绝不能互换使用。,在各种电磁继电器和接触器中，电磁铁的任务是通断电路。,二、涡,流,在具有铁心的线圈中通以交变的电流，就有交变磁通穿过铁心，在铁心内部产生感应电动势，在感应电动势作用下又会产生感应电流，其形状如同水中的漩涡，故称为涡流。涡流是,种电磁感应现象。,为了减小涡流，在低频范围内电动机和电器都不用整块铁心，而是用电阻率较大，表面涂有绝缘漆的硅钢片叠装而成的铁心。因为涡流太大时，会使铁心发热，容易造成设备损坏。另外，涡流要消耗电能，造成不必要的损耗,(,涡流引起的损耗和磁滞引起的损耗总称铁损,),。此外，涡流产生的磁通有阻碍原磁通变化的趋势。,但涡流也有其有利的,面，如感应系电能表就是利用涡流进行工作的。此外，利用涡流产生的热量可以用来加热金属，如高频感应炉等。,思考题,1,、简述磁路欧姆定律的内容，并说明单相变压器铁心磁路中磁阻的大小由什么决定,?,2,、什么叫磁场和磁感应强度,?,写出磁感应强度公式,3,、什么叫涡流,?,涡流的产生有哪些害处,?,4,、什么是楞次定律,?,5,、什么叫复杂电路,?,分析复杂电路的方法有哪些,?,。,