电工基础(机工版)授课教案电感器

1、电工基础（工版）授课案 电感器在电子技术和电力工程中，常常遇到由导线绕制而成的线圈，如收音机 中的高频扼流圈，日光灯电路中的镇流器等等些线圈统称为电感线圈也叫 电感器。电感元件在电子电路中主要与电容组成 LC 振回路其作用是调谐选频、 振荡、阻流及带通（带阻）滤波等。不论图 常电元件实物图及电路符号何种电感元件其电路符号一般都由两部分组成即代表线圈的部分与代表磁芯 和铁芯的部分线圈部分分为有抽头和无抽头两种线圈中没有磁芯或铁芯时即 为空心线圈，则不画代表磁芯或铁芯的符号。一、电器的常用分根据线圈内有无铁芯，分为空心和铁芯电感线圈。1、空心电线圈A定义绕在非铁磁材料做成的骨架上的线圈，叫做空心电

2、感线圈。11 1 1 2 2 2 1 21 1 1 2 2 2 1 2B-I 特性：磁链 ：一个 N 匝的电感线圈通有电流 I，在每匝线圈上产生的磁通 则线圈的磁链为 N磁 与磁 都是电流 I 的函数，都随电流的变化而变化。理论和实验都 可以证明，磁 与电流 I 成正比，即 LI L I式中I线圈中的电流，单位是安培，符合 ；线圈中的磁链，单位是韦伯，符号 Wb；L线圈的自感系数，简称自感或电感，单位是亨，符号为 H。实际中常用到的符号还有，毫亨（）和微亨（1 H 102、铁芯电线圈A定义在空心电感线圈内放置铁磁材料制成的铁芯，叫做铁芯电感线圈。B-I 特性：通过铁芯线圈的电流与磁链不是正比关

3、系，比值I不是常数。对于一个确定的电感线圈，磁场强度 H 与所通过的电流 I 成正比，即 H 与 I 一一对应；磁感应强度 B 与线圈的磁链 成正比，即 与 一一对应。可见， 与 I 的曲线和 与 H 的曲线形状相同，如图 所示见教材）由图可见，电流为 I 时对应的磁链 ，其电感为L I11,电流为 I 时对应的磁链 ，其电感为L I22.显然，L L 。电感的大小随电流的变化而变化，这种电感叫非线性电感。提示：有时为了增大电感，常常在线圈中放置铁芯或磁芯，使单位电流所产 生的磁链剧增，从而达到增大电感的目的。2二、电线圈的参数电感元件是一个储能元件（磁场能它有两个重要参数，一个是电感，一 个

4、是额定电流。1、电感电感量 L 称自感系数，是用来表示电感元件自感应能力的物理量。 当通过一个线圈的磁通发生变化时，线圈中便会产生电势，这就是电磁感应现象电势大小正比于磁通变化的速率和线圈匝数自感电动势的方向总是组织 电流变化的，犹如线圈具有惯性，这种电磁惯性的大小就用电感量 表示。L 基本单位是 （亨利的较多的单位为毫微1 H 102、额定电通常是指允许长时间通过电感元件的直流电流值。选用电感元件时，其额定电流值一般要稍大于电流中流过的最大电流。 注意：实际的电感线圈常用导线绕制而成，因此除具有电感外还具有电阻。由于电感线圈的电阻很小常可忽略不计它就成为一种只有电感而没有电阻的理想线 圈，即

5、纯电感线圈，简称电感。三、例讲解略见教材 例题 1小结（1）电感具有反映产生磁场，储存磁场能量的特征。（ ）电感线圈可以分为空心和铁芯电感线圈两大类。空心电感线圈为线性 线圈，其 -I 关系呈一次线性关系，如图 4-18 所示；铁芯电感线圈为非线性线 圈，其 -I 关系呈非线性曲线，如图 4-20 所示。（3）电感线圈的两个最重要的参数是电感（自感系数）与额定电流。 自感与互感一、自现象与自感动势1、演示实 1用图 1 电路作演示实验。31 1 1 1 1 1 2 1 1 2A 和 A 是规格相同的两个白炽灯。合上开关 K，调节滑键变阻器 ，使 A 和 A 亮度相同，再调节 R ，使 A 和

6、A 正常发光，然后打开 K，再合上开关 K 的瞬间，问同学们看到了什么？（实验要反复几次可以观察到：A 比 A 亮得多。演示实验 2：用图 2 电路作演示实验。合上开关 K调节 使 A 正常发光打开 K 的瞬间问同学们看到了什么？ （实验要反复几次）可以观察到：A 在熄灭前闪亮了一下。启发讲 当通过螺线管中电流变化时，螺线管中也能产生电磁感应现象， 但这种电磁感应现象与我们前面学过的电磁感应现象有所不同种电磁感应现 象的产生是由于通过导体自身的电流变化引起的磁通量的变化种现象就成为 自感现象。小结 ：当导体中的电流发生变化时，导体本身就产生感应电动势，个电动 势总是阻碍 导体中原来电流的变化种

7、由于导体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，自感现象中产生的感应电动势，叫做自感电动势。提示前面所提到的“ 阻碍的含义为当通过螺线管中原来的电流 I 增大时， 螺线管中产生的自感电动势阻碍 I 大；当通过螺线管中原来的电流 I 小时， 螺线管中产生的自感电动势阻碍 I 小。2、自感电势推理得出影响自感电动势的因素提出问题：自感电动势是感应电动势，它是由自身电流变化产生的，它和电4流变化有什么关系呢？在自感电动势的参考方向和电感、元件电流为关联参考方向下，自感电动势 公式可由法拉第电磁感应定律推导而得e L式中 线圈中电流的变化量，单位是安培，符号为 A 线圈中电流变化了 用的

8、时间，单位是秒，符号为 ； L线圈的自感系数，单位是亨利，符号 H；eL自感电动势，单位是伏特，符号为 。公式中的符号表明自感电动势总是企图阻止电流的变化。讲解【例题 13、自感现的实际意义a.说明自感现象广泛存在。凡是有导线、线圈的设备中，只要有电流变化都 有自感现象存在，因此要充分考虑自感和利用自感。b.利用自感现象实例讲解：日光灯。日光灯电路中利用镇流器的自感现象，获得点燃灯管所 需要的高压，并且使日光灯正常工作。c.自感现象的危害在具有很大自感线圈而电流又很强的电路中，当电路断开的瞬间，由于电路 中的电流变化很快在电路中会产生很大的自感电动势可能击毁线圈的绝缘保 护者使开关的闸刀和固定

9、夹片之间的空气电离成导体生电弧而烧毁开关， 甚至危害工作人员的安全。可见，在实际中要设法避免有害的自感现象的发生。*、互感现象和互感电动势举例：变压器是利用互感现象制成的一种电器设备，在电力系统和电子线路 中广泛应用。收录机常用的稳压电源，就是变压器的一种。1、互感现由于一个线圈流过电流所产生的磁通，穿过另一个线圈的现象，叫磁合。 由于此线圈电流变化引起另一个线圈产生感应电动势的现象，称为互感现象。产生的感应电动势叫互感电动势。5演示实验：如图 4-24 两个线圈之间的互感（见教材 4-7线圈 A 和滑键变阻器 R 、开关 S 串联起来以后接到电源 E 。线圈 B 的两 端分别和灵敏电流计的两

10、个接线柱连接观察当开关 合或断开的瞬间电流 计的变化情况。可以观察到：当开关 S 合或断开的瞬间，电流计的指针发生偏转，并且指 针偏转的方向相反说明电流方向相反开关闭合后迅速改变变阻器的阻值， 电流计的指针也会左右偏转，而且组织变化越快，电流计指针偏转的角度越大。启发讲解 实验表明线圈 A 中的电流发生变化时电流产生的磁场也要发生 变化，通过线圈的磁通也要随之变化，其中必然要有一部分磁通通过线 B这 部分磁通叫做互感磁通。互感磁通同样随着线圈 A 中电流的变化而变化，因此， 线圈 中要产生感应电动势。同样，如果线圈 B 中的电流发生变化时，也会使 线圈 A 中产生感应电动势。这种现象叫做互感现

11、象，所产生的电动势叫做互感 电动势， 来表示。M2、互感电势在互感电动势和电流的参考方向一致的情况下论和实验证明线圈 B 感 电动势为e M（式 ）式中 线圈中电流的变化量，单位是安培，符号为 A 线圈中电流变化了 用的时间，单位是秒，符号为 ； 线圈的互感系数，单位是亨利，号为 ；eM互感电动势，单位是伏特，符号为 。互感系数由这两个线圈的几何形状、尺寸、匝数、它们之间的相对位置以及 磁介质的磁导率决定，与线圈中的电流大小无关。3、互感现的实际意义A互感象的应用应用互感可以很方便的把能量或信号由一个线圈传递到另一个线圈。我们使 用的各种各样的变压器，如电力变压器周变压器钳形电流表等都是根据互 感原理工作的。6B互感现象的危害例如：有线电话常常会由于两路电话间的互感而引起串音；无线电设备中， 若线圈位置安放不当，线圈间相互干扰，影响设备正常工作。在此类情况下就需要避免互感的干扰。三、例讲解略见教材 例题 1）小结1、自感现与自感电动势a.自感现象是电磁感应现象。自感电动势的大小和方向仍可以用法拉第电磁 感应定