小值電感器的繞制概要

1、楚雄師范學(xué)院本科生畢業(yè)論文題目小值電感器的繞制系（院）：物理與電子科學(xué)學(xué)院專業(yè)：物理學(xué)學(xué) 號：20120921229學(xué)生姓名：楊秉超指導(dǎo)教師：岳開華 職稱： 副教授論文字?jǐn)?shù)：4653完成日期：2016 年5 月教務(wù)處印制楚雄師范學(xué)院物電學(xué)院畢業(yè)論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：呈交的畢業(yè)論文“小值電感器的繞制”，是本人 在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已發(fā)表或撰寫過的研究成 果。對本論文的研究所做出幫助的個人和集體， 均已在論文中作了明 確的說明并表示了謝意。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。畢業(yè)論文作者簽名：楊秉超日期：2016年5月26日

2、摘要 I關(guān)鍵詞 IABSTRACT IIKEYWORDS II1. 引言 12. 電感 13. 自感 23.1自感現(xiàn)象 23.2自感系數(shù) 23.2.1 錳鋅氧化體 33.2.2高頻磁粉軟磁環(huán) 64. 互感 84.1互感現(xiàn)象84.2互感系數(shù)84.2.1在同一個磁環(huán)中繞上不同的線圈匝數(shù)94.2.2在相同的兩個磁環(huán)中繞上不同的線圈匝數(shù)105. 結(jié)束語 12參考文獻(xiàn) 13致謝 14楚雄師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）小值電感器的繞制摘要：電感線圈是用絕緣電線繞制而成的電感元件，是電子電路中最普遍使用的元件之一。本論文主要是繞制電感線圈， 并測量其自感系數(shù)的大小，找出自感系數(shù)與線圈匝數(shù)的關(guān)系；再次是繞制互感

3、線圈，并通過測量一些物理量進(jìn)而測出所繞制的互感線圈的互感系數(shù)。 所得出的結(jié)論、實驗數(shù)據(jù)及方法為以后繞制自感、互感線圈有一定的參考價值。關(guān)鍵詞：自感 互感線圈匝數(shù)2Small value inductor windingAbstract: I nducta nee coil, which is made by winding the in sulated wire, is one of the most widel y used comp onents in the electro nic circuit. This paper mainly discusses how to wind in d

4、ucta nee c oil and measures the size of self- in ducta nce coefficie nt the n finds out the relati on ship betwee n the self- in ducta nce coefficie nt and the nu mber of coil. Fin ally is winding mutual in ducta nce coil and t hen measure out the coefficie nt of mutual in ducta nce through some phy

5、sical qua ntity. The con clus ions, experimental datum and methods provide a certain value reference for winding self inductan ce and mutual in ducta nce coil.Key words: self- in duct ionMutual in ducta nceThe coil nu mber of turns楚雄師范學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）1. 引言自感、互感是中學(xué)課程中的重點、難點，在大學(xué)物理電磁學(xué)一樣也是重難點，學(xué)習(xí)起來有一定的難度，同樣教

6、學(xué)也具有挑戰(zhàn)性。通過自己親自繞制自感線圈、互感線圈， 了解自感線圈、互感線圈的繞制過程，知道其原理，對中學(xué)教學(xué)有一定的幫助。自己繞 制的自感線圈、互感線圈還可以為以后人們繞制自感線圈和互感線圈時提供一定幫助， 有一定的參考價值，提供部分實驗數(shù)據(jù)和一些簡單的實驗方法。在電力工程中和電子電路中，互感現(xiàn)象有時會影響電路的正常工作，這時要減小電路間的互感。因此，研究自感和互感對我們的生產(chǎn)生活有一定的意義。2. 電感電感是反映磁場儲能性質(zhì)的電路參數(shù)1。電感線圈的主要參數(shù)就是電感。然而電感卻不僅僅是電感線圈的參數(shù)， 在實際電路中到處都有分布電感。這些分布電感的作用， 在低頻或電線條件下并不明顯， 但在高頻

7、或長線條件下， 將成為影響電路性能的重要條件。為了研究電感原件的電壓電流關(guān)系， 讓我們回顧一下電磁感應(yīng)定律，重點闡述感應(yīng)電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)式及參考方向。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，當(dāng)穿過一個線圈的磁通隨時間而變化時，就會在這個線圈中產(chǎn)生感戸=（八圖1應(yīng)電壓，其大小為如果線圈構(gòu)成了電流的通過路，那么感應(yīng)電壓就要在該電路中引起感 應(yīng)電流。為了將感應(yīng)電壓的大小和方向用一個公式來統(tǒng)一表達(dá)，規(guī)定磁通的參與方向與感應(yīng)電壓的參考方向之間的關(guān)系，就像磁通的方向和產(chǎn)生磁通的電流的方向之間的關(guān)系一樣，符合右手定則2，如圖1。于是便可以寫出感應(yīng)電壓的表達(dá)式-.（2）當(dāng)時，卜、1，就是說，當(dāng)沿參考方向的磁通增加時，感應(yīng)電壓在規(guī)定的

8、參考方向上dtdp A是一個正值，實際方向和參考方向相同；當(dāng)一時，就是說參考方向的磁通減少時,a感應(yīng)電壓在規(guī)定的參考方向上是一個負(fù)值，即其實際方向與參考方向相反。在電路理論中，為了模擬電感線圈和其它實際部件的電感特性，引入了電感原件（inductor）。電感原件中有電流通過時將產(chǎn)生磁通。電感原件按磁通鏈與電流關(guān)系的直線性和非直線性分為線性電感原件（linear in ductor ）和非線性電感原件（nonlin ear in ductor ）。當(dāng)電感較小時，常用毫亨（符號為了日）或微亨（符號為|!：）作單位。3. 自感3.1自感現(xiàn)象如果流過一個線圈的電流發(fā)生改變時，電流所激發(fā)的磁場就隨著改變

9、，從而使通過線圈本身的磁通量也發(fā)生變化，使線圈本身產(chǎn)生感生電動勢。這種由線圈中電流變化而在線圈 本身引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象稱自感現(xiàn)象，集成自感同。3.2自感系數(shù)自感現(xiàn)象是一種電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵從電磁感應(yīng)定律。不同形狀、不同匝數(shù)和周圍有不一樣介質(zhì)的線圈，它們所產(chǎn)生的自感現(xiàn)象的程度就不同，說明自感現(xiàn)象也有自己的特點。我們磁通量的角度看， 引入反映線圈性質(zhì)的自感系數(shù)， 并討論自感電動勢所遵從的規(guī)律。因為線圈中電流所激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與電流成正比。所以，流過線圈的磁鏈 屮就和線圈中的電流成正比，即爭 亦，寫成等式，即n（ 3）在同一個圓形化鐵上繞上不同的線圈匝數(shù)，線圈的自感系數(shù)不同；在不同內(nèi)、外半徑

10、的 圓形氧化鐵上繞上相同的線圈匝數(shù)，線圈的自感系數(shù)也不一樣；在不同材料、不同的內(nèi)外半 徑圓形氧化鐵上繞上相同的線圈后，自感系數(shù)也有所不同。線圈的繞制方法有密繞法、間繞 法、脫胎法、蜂窩法、多成分段繞發(fā)等其它的方法。此次線圈的繞制使用的是密繞法。如圖2。圖2線圈繞法示意圖線圈的電阻用直流電阻電橋測量，測量線圈自感系數(shù)的方法有：通過LRC皆振電路來測量計算L的大小、L用電感電容表測出。此次測量采用的是用電感電容表直接測量所繞制的 線圈的自感系數(shù)，先用電感電容表測量實驗室里面已經(jīng)繞制好的電感線圈的值與上面所標(biāo)的 值進(jìn)行比較。3楚雄師范學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計)表1用電感電容表測量定值電感線圈定值的電感

11、線圈的值/H電感電容表測量的值/H定制與測量值之間的誤差1.0000.89011%0.1000.11010%0.0100.00955%0.0010.000973%1x10_fi1.002x Q42%由表1中的數(shù)據(jù)，我們可以得到的信息是：用電感電容表測量電感線圈的自感系數(shù)時，線圈的自感系數(shù)越小， 電感電容表測量的誤差就越小，所以用電感電容表測量自制的電感線圈的自感系數(shù)正確性比較高。3.2.1錳鋅氧化體(1)在外徑為2.35cm，內(nèi)徑為1.35cm，高度為1.52cm同一個磁環(huán)上繞上不同的線圈匝數(shù)表2線圈匝數(shù)與自感系數(shù)的關(guān)系線圈匝數(shù)N電阻R Q自感系數(shù)umH100.2701.18150.3802.

12、51200.5024.29250.6406.37300.4179.33350.49012.67400.55816.29450.63021.00500.70525.50由表2中的數(shù)據(jù)可得到圖3圖3線圈匝數(shù)與自感系數(shù)的關(guān)系(2)在外徑為1.80cm，內(nèi)徑為1.15cm高度為1.53cm同一個磁環(huán)上繞上不同的線圈匝數(shù)。表3線圈匝數(shù)與自感系數(shù)的關(guān)系線圈匝數(shù)N電阻R/ Q自感系數(shù)100.1400.718150.1981.53200.2572.63250.3124.04300.3505.73350.4027.75400.45910.00450.51212.80500.59016.105楚雄師范學(xué)院本科畢業(yè)

13、論文（設(shè)計）由表4中的數(shù)據(jù)可得到圖5圖5線圈匝數(shù)與自感系數(shù)的關(guān)系（4）在不同內(nèi)外半徑的圓形氧化體上繞上相同的線圈匝數(shù)設(shè)內(nèi)徑為1.35cm，外徑為2.35cm，高度為1.52cm為磁環(huán)I ;內(nèi)徑為1.15cm，外徑為1.80cm，高度為1.53cm為磁環(huán)II ;內(nèi)徑為0.95cm，外徑為1.55cm，高度為1.55cm為磁環(huán)III。表5線圈匝數(shù)與自感系數(shù)的關(guān)系線圈匝數(shù)N磁環(huán)1磁環(huán)II磁環(huán)III電阻R Q自感系數(shù)L/mH電阻R/ Q自感系L/咄電阻R Q自感系數(shù)L/咄100.2701.180.1400.7180.2200.54150.3802.510.1981.530.3271.15200.502

14、4.290.2572.630.4331.96250.6406.370.3124.040.5143.00300.4179.330.3505.730.6204.34350.49012.670.4027.750.7215.90400.55816.290.45910.000.8307.51450.63021.000.51212.800.9289.60500.70525.500.59016.101.02012.80由表5中的數(shù)據(jù)可得到圖6圖6線圈匝數(shù)與自感系數(shù)的關(guān)系【結(jié)論1】（1）由圖3、圖4、圖5可以得出：在同一個磁環(huán)上繞上不同的線圈匝數(shù)，線圈的自感系數(shù)就不一樣， 線圈的匝數(shù)越多自感系數(shù) L越大，是凹

15、像自感系 數(shù)的類直線。（2）由圖6可以得出：在不同內(nèi)外半徑的磁環(huán)上繞上相同的線圈匝數(shù)，磁環(huán) 的自感系數(shù)不同。（3 ）為以后自感線圈的繞制提供一定的參考價值、使用價值。322高頻磁粉芯軟磁環(huán)在不同內(nèi)外半徑的軟磁環(huán)上繞上相同的線圈匝數(shù)設(shè)內(nèi)徑是1.20cm，外徑是2.00cm，高度為1.49cm為磁環(huán)i ;內(nèi)徑是1.10cm，外徑是1.80cm，高度為1.08cm為磁環(huán)ii ;內(nèi)徑是0.70cm，外徑是1.35cm，高度為1.14cm為磁環(huán) iii 。表6 線圈匝數(shù)與自感系數(shù)的關(guān)系線圈匝數(shù)N磁環(huán)i磁環(huán)ii磁環(huán)iii電阻R Q自感系數(shù)L/mH電阻R/ Q自感系數(shù)L/mH電阻R/ Q自感系數(shù)L/mH10

16、0.1300.0190.2000.0170.1100.018150.1990.0340.3000.0290.1580.031200.2210.0480.3800.0430.2550.051250.3310.0740.4630.0610.3040.069300.4720.1120.5500.0830.4030.099由表中的數(shù)據(jù)可得到圖 7【結(jié)論2】（1）由圖6、圖7可以得出：不同材料的磁環(huán)，繞上相同線圈匝數(shù)或是不同的線圈匝數(shù)，磁環(huán)的自感系數(shù)也不同。2）其余的和結(jié)論1 一樣。4. 互感4.1互感現(xiàn)象兩個相鄰的線圈1和2中分別通有電流Ii及12,1 i所產(chǎn)生的磁通量有一部分通過線圈2,如圖8。線圈

17、1中的電流發(fā)生變化時，將引起線圈2中的磁通量的改變，就會引起線圈2中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢；一樣的道理，線 圈2中的電流發(fā)生 改變的時候，也會在線圈1中產(chǎn)生電動勢。這種由其中一個回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象稱為互感現(xiàn)象4。4.2互感系數(shù)設(shè)線圈1中的電流 在線圈2中產(chǎn)生的磁通匝鏈數(shù)為岸爲(wèi)，線圈2中的電流 在線圈1 中產(chǎn)生的磁通匝鏈數(shù)為 喙,在沒有鐵磁質(zhì)時，根據(jù)畢薩定律，屮12與線圈1中的電流丨1成正比5，即同理 til I若寫成等式，則此:f -:汨二 j（4）(5)其中：諛務(wù)和忍汀是比例系數(shù)，由每個線圈的匝數(shù)、大小、周圍介質(zhì)、幾何形狀和兩個線圈的相對位置，稱為互感系數(shù)6當(dāng)自磁通與互磁通方向一致時，稱為磁

18、通相助；當(dāng)自磁通與互磁通方向相反時，稱為磁通相消。磁通相助和磁通相消都是兩邊相互影響，現(xiàn)在所做的是由左邊的信號源影響右邊線圖9圈，如圖9所示,所用的實驗儀器有 YB1602信號發(fā)生器一臺、電感電容 表一只、YB2172A晶體管毫伏表兩只、直流電阻電橋電阻箱一個、導(dǎo)線若 干根、錳鋅氧化體磁環(huán)兩個等其它的材料。4.2.1在同一個磁環(huán)中繞上不同的線圈匝數(shù)如圖9所示，電路圖如下。i -（6）蕊L(fēng)怨?fàn)?wèi)（7）信號發(fā)生器的頻率：1、0 頃，選L皿爐，設(shè)左邊的線圈1,右邊的線圈為線圈2， fl=soa,R 于 R+&表7互感系數(shù)和線圈匝數(shù)的關(guān)系線圈匝N510152025&/ Q0.1460.2500.3550

19、.4690.570電阻R工/ Q0.1540.2580.3640.4820.590牘 / Q50.14650.25050.35550.46950.570自感系數(shù)3咄0.3771.272.674.626.894/咄0.3771.272.684.636.90電壓比/V0.0280.0950.1950.2850.395電流h /A0.011960.011940.011910.011880.01186互感系數(shù)M/ mH2.347.9516.3723.9933.3017由表7得到圖102S20505101525線圏匝數(shù)圖10互感系數(shù)和線圈匝數(shù)的關(guān)系【結(jié)論3】在同一個磁環(huán)中繞上不同的線圈匝數(shù)，隨著線圈匝數(shù)

20、的增加，線圈之間的互感系數(shù)越來越大。422在相同的兩個磁環(huán)中繞上不同的線圈匝數(shù)兩線圈的位置不同，位置如圖11所示，設(shè)繞有紅色線導(dǎo)線線圈為磁環(huán)甲，下面的為乙磁環(huán)，信號發(fā)生器的頻率f -二趴，仏，詢,一圖11表9線圈匝數(shù)N152025R崖旳0.2270.2860.348電阻0.2220.2910.359R星知50.22250.29150.359自感系數(shù)TmH2.975.007.02Lz/mH2.564.466.76表10互感系數(shù)和兩線圈相距 d的關(guān)系兩線圈相距d/ cm線圈匝數(shù)N電壓電飆/A互感系Mfim151.150.011950.6040201.620.011930.853252.200.011911.160150.640.011950.3365200.960.011930.505251.050.011910.553150.230.011950.12110200.450.011930.237250.620.011910.327150.0950.011950.05015200.130.