第六章 電磁感應(yīng)

第六章電磁感應(yīng)第1頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章電磁感應(yīng)

1．用楞次定律判斷感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向。2．自感現(xiàn)象、互感現(xiàn)象及有關(guān)計(jì)算。教學(xué)重點(diǎn)

1．理解電磁感應(yīng)現(xiàn)象，掌握產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件及感應(yīng)電流方向的判斷。2．理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的概念，掌握電磁感應(yīng)定律及有關(guān)的計(jì)算。3．理解自感、互感現(xiàn)象及自感系數(shù)、互感系數(shù)的概念，了解自感現(xiàn)象和互感現(xiàn)象在實(shí)際中的應(yīng)用。4．理解互感線圈的同名端概念，掌握互感線圈的串聯(lián)。5．理解電感器的儲(chǔ)能特性及在電路中能量的轉(zhuǎn)化規(guī)律，了解磁場(chǎng)能量的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)第2頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

學(xué)時(shí)分配序號(hào)內(nèi)容學(xué)時(shí)1第一節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象12第二節(jié)感應(yīng)電流的方向13實(shí)驗(yàn)6.1楞次定律24第三節(jié)電磁感應(yīng)定律15第四節(jié)自感現(xiàn)象16第五節(jié)互感現(xiàn)象17第六節(jié)互感線圈的同名端和串聯(lián)18第七節(jié)渦流和磁屏蔽19本章小結(jié)110本章總學(xué)時(shí)10第3頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第六章電磁感應(yīng)

第一節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象第二節(jié)感應(yīng)電流的方向第三節(jié)電磁感應(yīng)定律第四節(jié)自感現(xiàn)象第五節(jié)互感現(xiàn)象本章小結(jié)第六節(jié)互感線圈的同名端和串聯(lián)第七節(jié)渦流和磁屏蔽第4頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)電磁感應(yīng)現(xiàn)象一、磁感應(yīng)現(xiàn)象二、磁感應(yīng)條件第5頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月在發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)后，人們自然想到：既然電能夠產(chǎn)生磁，磁能否產(chǎn)生電呢？由實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中就有電流產(chǎn)生。動(dòng)畫M6-1電磁感應(yīng)（1）

一、磁感應(yīng)現(xiàn)象第6頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)穿過閉合線圈的磁通發(fā)生變化時(shí)，線圈中有電流產(chǎn)生。在一定條件下，由磁產(chǎn)生電的現(xiàn)象，稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。動(dòng)畫M6-2電磁感應(yīng)（2）動(dòng)畫M6-3電磁感應(yīng)（3）第7頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月上述幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，其實(shí)質(zhì)上是通過不同的方法改變了穿過閉合回路的磁通。因此，產(chǎn)生電磁感應(yīng)的條件是：當(dāng)穿過閉合回路的磁通發(fā)生變化時(shí)，回路中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。二、磁感應(yīng)條件第8頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)感應(yīng)電流的方向一、右手定則二、楞次定律三、右手定則與楞次定律的一致性第9頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)閉合回路中一部分導(dǎo)體作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向可用右手定則來判斷。伸開右手，使拇指與四指垂直，并都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，讓磁感線穿入手心，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，四指所指的即為感應(yīng)電流的方向。動(dòng)畫M6-1電磁感應(yīng)（1）

一、右手定則第10頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)畫M6-4楞次定律二、楞次定律第11頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)磁鐵插入線圈時(shí)，原磁通在增加，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相反，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的增加；

當(dāng)磁鐵拔出線圈時(shí)，原磁通在減少，線圈所產(chǎn)生的感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向總是與原磁場(chǎng)方向相同，即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的減少。因此，得出結(jié)論：當(dāng)將磁鐵插入或拔出線圈時(shí)，線圈中感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，總是阻礙原磁通的變化。這就是楞次定律的內(nèi)容。根據(jù)楞次定律判斷出感應(yīng)電流磁場(chǎng)方向，然后根據(jù)安培定則，即可判斷出線圈中的感應(yīng)電流方向。1．楞次定律第12頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2．判斷步驟

由于線圈中所產(chǎn)生的感應(yīng)電流磁場(chǎng)總是阻礙原磁通的變化，即阻礙磁鐵與線圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，要想保持它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，必須有外力來克服阻力做功，并通過做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，即線圈中的電流不是憑空產(chǎn)生的。

感應(yīng)電流方向

3．楞次定律符合能量守恒定律第13頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月右手定則和楞次定律都可用來判斷感應(yīng)電流的方向，兩種方法本質(zhì)是相同的，所得的結(jié)果也是一致的。右手定則適用于判斷導(dǎo)體切割磁感線的情況，而楞次定律是判斷感應(yīng)電流方向的普遍規(guī)律。動(dòng)畫M6-5感生電流方向三、右手定則與楞次定律的一致性第14頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)電磁感應(yīng)定律一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)二、電磁感應(yīng)定律三、說明第15頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月注意：對(duì)電源來說，電流流出的一端為電源的正極。在電源內(nèi)部，電流從電源負(fù)極流向正極，電動(dòng)勢(shì)的方向也是由負(fù)極指向正極，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與感應(yīng)電流的方向一致，仍可用右手定則和楞次定律來判斷。一、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)1．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，閉合回路中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，說明回路中有電動(dòng)勢(shì)存在。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)叫感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的那部分導(dǎo)體，就相當(dāng)于電源，如在磁場(chǎng)中切割磁感線的導(dǎo)體和磁通發(fā)生變化的線圈等。2．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向第16頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是電源本身的特性，即只要穿過電路的磁通發(fā)生變化，電路中就有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生，與電路是否閉合無關(guān)。若電路是閉合的，則電路中有感應(yīng)電流，若外電路是斷開的，則電路中就沒有感應(yīng)電流，只有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。3．感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電路是否閉合無關(guān)第17頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月1．電磁感應(yīng)定律對(duì)于N匝線圈，有式中N

表示磁通與線圈匝數(shù)的乘積，稱為磁鏈用

表示。即

于是二、電磁感應(yīng)定律

=N

大量的實(shí)驗(yàn)表明：?jiǎn)卧丫€圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小，與穿過線圈的磁通變化率

/

t成正比，即第18頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2．直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中切割磁感線動(dòng)畫M6-6感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

第19頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月如圖6-1所示，abcd

是一個(gè)矩形線圈，它處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面和磁場(chǎng)垂直，ab邊可以在線圈平面上自由滑動(dòng)。設(shè)ab長為l，勻速滑動(dòng)的速度為v，在

t時(shí)間內(nèi)，由位置ab

滑動(dòng)到a

b

，利用電磁感應(yīng)定律，ab中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小為即圖6-1導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)第20頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月上式適用于的情況。如圖6-2所示，設(shè)速度v

和磁場(chǎng)B之間有一夾角

。將速度v

分解為兩個(gè)互相垂直的分量v

1、v

2，v

1=v

cos

與B平行，不切割磁感線；v

2=v

sin

與B垂直，切割磁感線。圖6-2B與v

不垂直時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)第21頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月上式表明，在磁場(chǎng)中，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B、導(dǎo)線長度l、導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)速度v

以及運(yùn)動(dòng)方向與磁感線方向之間夾角的正弦sin

成正比。用右手定則可判斷ab上感應(yīng)電流的方向。若電路閉合，且電阻為R，則電路中的電流為因此，導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為

E

Blv2

Blv

sin

第22頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月三、說明

1．利用公式

計(jì)算感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)時(shí)，若v

為平均速度，則計(jì)算結(jié)果為平均感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；若v

為瞬時(shí)速度，則計(jì)算結(jié)果為瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

2．利用公式計(jì)算出的結(jié)果為

t時(shí)間內(nèi)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值。第23頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月【例6-1】在圖6-1中，設(shè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B為0.1T，切割磁感線的導(dǎo)線長度l為40cm，向右運(yùn)動(dòng)的速度v為5m/s，整個(gè)線框的電阻R為0.5

，求：

(1)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大?。?/p>

(2)感應(yīng)電流的大小和方向；

(3)使導(dǎo)線向右勻速運(yùn)動(dòng)所需的外力;

(4)外力做功的功率；

(5)感應(yīng)電流的功率。第24頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月解:(1)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為(2)線圈中的感應(yīng)電流為由右手定則可判斷出感應(yīng)電流方向?yàn)閍bcd。

(3)由于ab

中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，電流在磁場(chǎng)中將受到安培力的作用。用左手定則可判斷出ab

所受安培力方向向左，與速度方向相反，因此，若要保證ab以速度v

勻速向右運(yùn)動(dòng)，必須施加一個(gè)與安培力大小相等，方向相反的外力。所以，外力大小為外力方向向右。第25頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)外力做功的功率為

(5)感應(yīng)電流的功率為可以看到，P=P

，這正是能量守恒定律所要求的。第26頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月【例6-2】在一個(gè)B=0.01T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，放一個(gè)面積為0.001m2的線圈，線圈匝數(shù)為500匝。在0.1s內(nèi)，把線圈平面從與磁感線平行的位置轉(zhuǎn)過90°，變成與磁感線垂直，求這個(gè)過程中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的平均值。解：

在0.1s時(shí)間內(nèi)，穿過線圈平面的磁通變化量為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為第27頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)自感現(xiàn)象一、自感現(xiàn)象二、自感系數(shù)三、電感的計(jì)算四、自感電動(dòng)勢(shì)五、自感現(xiàn)象的應(yīng)用六、自感的危害七、磁場(chǎng)能量第28頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)線圈中的電流變化時(shí)，線圈本身就產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙線圈中電流的變化。這種由于線圈本身電流發(fā)生變化而產(chǎn)生電磁感應(yīng)的現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱自感。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫自感電動(dòng)勢(shì)。動(dòng)畫M6-7自感現(xiàn)象一、自感現(xiàn)象第29頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月考慮自感電動(dòng)勢(shì)與線圈中電流變化的定量關(guān)系。當(dāng)電流流過回路時(shí)，回路中產(chǎn)生磁通，叫自感磁通，用

L表示。當(dāng)線圈匝數(shù)為N時(shí)，線圈的自感磁鏈為

同一電流流過不同的線圈，產(chǎn)生的磁鏈不同，為表示各個(gè)線圈產(chǎn)生自感磁鏈的能力，將線圈的自感磁鏈與電流的比值稱為線圈的自感系數(shù)，簡(jiǎn)稱電感，用L表示即L是一個(gè)線圈通過單位電流時(shí)所產(chǎn)生的磁鏈。電感的單位是亨利(H)

以及毫亨(mH)

、微亨(

H)

，它們之間的關(guān)系為1H=103mH=106

H二、自感系數(shù)

L=N

L第30頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月這里介紹環(huán)形螺旋線圈電感的計(jì)算方法。假定環(huán)形螺旋線圈均勻地繞在某種材料做成的圓環(huán)上，線圈的匝數(shù)為N，圓環(huán)的平均周長為l，對(duì)于這樣的線圈，可近似認(rèn)為磁通都集中在線圈的內(nèi)部，而且磁通在截面S上的分布是均勻的。當(dāng)線圈通過電流I時(shí)，線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁通分別

為由N

=LI可得三、電感的計(jì)算第31頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月說明：

(1)

線圈的電感是由線圈本身的特性所決定的，它與線圈的尺寸、匝數(shù)和媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)，而與線圈中有無電流及電流的大小無關(guān)。

(2)

其他近似環(huán)形的線圈，在鐵心沒有飽和的條件下，也可用上式近似計(jì)算線圈的電感，此時(shí)l是鐵心的平均長度；若線圈不閉合，不能用上式計(jì)算。

(3)由于磁導(dǎo)率

不是常數(shù)，隨電流而變，因此有鐵心的線圈其電感也不是一個(gè)定值，這種電感稱為非線性電感。第32頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月，將由電磁感應(yīng)定律，可得自感電動(dòng)勢(shì)代入，則自感電動(dòng)勢(shì)的大小與線圈中電流的變化率成正比。當(dāng)線圈中的電流在1s內(nèi)變化1A時(shí)，引起的自感電動(dòng)勢(shì)是1V，則這個(gè)線圈的自感系數(shù)就是1H。四、自感電動(dòng)勢(shì)第33頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月自感現(xiàn)象在各種電氣設(shè)備和無線電技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用。熒光燈的鎮(zhèn)流器就是利用線圈自感的一個(gè)例子。如圖6-3是熒光燈的電路圖。五、自感現(xiàn)象的應(yīng)用圖6-3熒光燈電路圖第34頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月熒光燈主要由燈管、鎮(zhèn)流器和啟輝器組成。鎮(zhèn)流器是一個(gè)帶鐵心的線圈，啟輝器的結(jié)構(gòu)如圖6-4所示。1．結(jié)構(gòu)圖6-4啟輝器結(jié)構(gòu)圖第35頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月啟輝器是一個(gè)充有氖氣的小玻璃泡，里面裝有兩個(gè)電極，一個(gè)固定不動(dòng)的靜觸片和一個(gè)用雙金屬片制成的U形觸片燈管內(nèi)充有稀薄的汞蒸氣，當(dāng)汞蒸氣導(dǎo)電時(shí)，就發(fā)出紫外線，使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出柔和的光。由于激發(fā)汞蒸氣導(dǎo)電所需的電壓比220V的電源電壓高得多，因此熒光燈在開始點(diǎn)亮之前需要一個(gè)高出電源電壓很多的瞬時(shí)電壓。在熒光燈正常發(fā)光時(shí)，燈管的電阻很小，只允許通過不大的電流，這時(shí)又要使加在燈管上的電壓大大低于電源電壓。這兩方面的要求都是利用跟燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器來達(dá)到的。第36頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2．工作原理當(dāng)開關(guān)閉合后，電源把電壓加在起動(dòng)器的兩極之間，使氖氣放電而發(fā)出輝光，輝光產(chǎn)生的熱量使U形片膨脹伸長，跟靜觸片接觸而使電路接通，于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過。電流接通后，啟輝器中的氖氣停止放電，U形觸片冷卻收縮，兩個(gè)觸片分離，電路自動(dòng)斷開。在電路突然斷開的瞬間，鎮(zhèn)流器的兩端產(chǎn)生一個(gè)瞬時(shí)高壓，這個(gè)電壓和電源電壓都加在燈管兩端，使燈管中的汞蒸氣開始導(dǎo)電，于是熒光燈管成為電流的通路開始發(fā)光。在熒光燈正常發(fā)光時(shí)，與燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器就起著降壓限流的作用，保證熒光燈的正常工作。第37頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月自感現(xiàn)象也有不利的一面。在自感系數(shù)很大而電流又很強(qiáng)的電路中，在切斷電源瞬間，由于電流在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生了很大變化，會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢(shì)，在斷開處形成電弧，這不僅會(huì)燒壞開關(guān)，甚至?xí)＜肮ぷ魅藛T的安全。因此，切斷這類電源必須采用特制的安全開關(guān)。六、自感的危害第38頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月電感線圈也是一個(gè)儲(chǔ)能元件。經(jīng)過高等數(shù)學(xué)推導(dǎo)，線圈中儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能量為當(dāng)線圈中通有電流時(shí)，線圈中就要儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，通過線圈的電流越大，儲(chǔ)存的能量就越多；在通有相同電流的線圈中，電感越大的線圈，儲(chǔ)存的能量越多，因此線圈的電感也反映了它儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量的能力。七、磁場(chǎng)能量第39頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月與電場(chǎng)能量相比，磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量有許多相同的特點(diǎn)：

(1)

磁場(chǎng)能量和電場(chǎng)能量在電路中的轉(zhuǎn)化都是可逆的。例如，隨著電流的增大，線圈的磁場(chǎng)增強(qiáng)，儲(chǔ)入的磁場(chǎng)能量增多；隨著電流的減小，磁場(chǎng)減弱，磁場(chǎng)能量通過電磁感應(yīng)的作用，又轉(zhuǎn)化為電能。因此，線圈和電容器一樣是儲(chǔ)能元件，而不是電阻類的耗能元件。(2)磁場(chǎng)能量的計(jì)算公式，在形式上與電場(chǎng)能量的計(jì)算公式相同。第40頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)互感現(xiàn)象一、互感現(xiàn)象二、互感系數(shù)三、耦合系數(shù)四、互感電動(dòng)勢(shì)第41頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)畫M6-8互感現(xiàn)象由于一個(gè)線圈的電流變化，導(dǎo)致另一個(gè)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，稱為互感現(xiàn)象。在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，叫互感電動(dòng)勢(shì)。一、互感現(xiàn)象第42頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

如圖6-5所示，N1、N2分別為兩個(gè)線圈的匝數(shù)。當(dāng)線圈Ⅰ中有電流通過時(shí)，產(chǎn)生的自感磁通為

11，自感磁鏈為

11=N1

11。

11的一部分穿過了線圈Ⅱ，這一部分磁通稱為互感磁通

21。同樣，當(dāng)線圈Ⅱ通有電流時(shí)，它產(chǎn)生的自感磁通

22有一部分穿過了線圈Ⅰ，為互感磁通

12。二、互感系數(shù)圖6-5互感第43頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)磁通

21穿過線圈Ⅱ的所有各匝，則線圈Ⅱ的互感磁鏈

由于

21是線圈Ⅰ中電流i1產(chǎn)生的，因此

21是i1的函數(shù)，即

M21稱為線圈Ⅰ對(duì)線圈Ⅱ的互感系數(shù)，簡(jiǎn)稱互感。

21=N2

21

21=M21

i1第44頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月同理，互感磁鏈

12=N1

12

是由線圈Ⅱ中的電流i2產(chǎn)生，因此它是i2的函數(shù)，即

可以證明，當(dāng)只有兩個(gè)線圈時(shí)，有在國際單位制中，互感M的單位為亨利(H)?；ジ蠱取決于兩個(gè)耦合線圈的幾何尺寸、匝數(shù)、相對(duì)位置和媒介質(zhì)。當(dāng)媒介質(zhì)是非鐵磁性物質(zhì)時(shí)，M為常數(shù)。

12=M12

i21第45頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月研究?jī)蓚€(gè)線圈的互感系數(shù)和自感系數(shù)之間的關(guān)系。設(shè)K1、K2為各線圈產(chǎn)生的互感磁通與自感磁通的比值，即K1、K2表示每一個(gè)線圈所產(chǎn)生的磁通有多少與相鄰線圈相交鏈。由于所以同理得三、耦合系數(shù)第46頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

K1與K2的幾何平均值叫做線圈的交鏈系數(shù)或耦合系數(shù)，用K表示，即耦合系數(shù)用來說明兩線圈間的耦合程度，因?yàn)樗訩的值在0與1之間第47頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)K=1時(shí)，說明兩個(gè)線圈耦合得最緊，一個(gè)線圈產(chǎn)生的磁通全部與另一個(gè)線圈相交鏈，其中沒有漏磁通，因此產(chǎn)生的互感最大，這種情況又稱為全耦合。當(dāng)K=0時(shí)，說明線圈產(chǎn)生的磁通互不交鏈，因此不存在互感；互感系數(shù)決定于兩線圈的自感系數(shù)和耦合系數(shù)第48頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月設(shè)兩個(gè)靠得很近的線圈，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線圈的電流i1發(fā)生變化時(shí)，將在第二個(gè)線圈中產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì)EM2，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，可得設(shè)兩線圈的互感系數(shù)M為常數(shù)，將

代入上式，得四、互感電動(dòng)勢(shì)第49頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月同理，當(dāng)?shù)诙€(gè)線圈中電流i2發(fā)生變化時(shí)，在第一個(gè)線圈中產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì)EM1為上式說明，線圈中的互感電動(dòng)勢(shì)，與互感系數(shù)和另一線圈中電流的變化率的乘積成正比?；ジ须妱?dòng)勢(shì)的方向，可用楞次定律來判斷。互感現(xiàn)象在電工和電子技術(shù)中應(yīng)用非常廣泛，如電源變壓器，電流互感器、電壓互感器和中周變壓器等都是根據(jù)互感原理工作的。第50頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)互感線圈的同名端和串聯(lián)一、互感線圈的同名端二、互感線圈的串聯(lián)第51頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月1．同名端在電子電路中，對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的有電磁耦合的線圈，常常需要知道互感電動(dòng)勢(shì)的極性。如圖6-6所示，圖中兩個(gè)線圈L1、L2繞在同一個(gè)圓柱形鐵棒上，L1中通有電流I。一、互感線圈的同名端圖6-6互感線圈的極性第52頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)

當(dāng)i增大時(shí)，它所產(chǎn)生的磁通

1增加，L1中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，L2中產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì)，這兩個(gè)電動(dòng)勢(shì)都是由于磁通

1的變化引起的。根據(jù)楞次定律可知，它們的感應(yīng)電流都要產(chǎn)生與磁通

1相反的磁通，以阻礙原磁通

1的增加，由安培定則可確定L1、L2中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向，即電源的正、負(fù)極，標(biāo)注在圖上，可知端點(diǎn)1與3、2與4極性相同。

(2)

當(dāng)I減小時(shí)，L1、L2中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向都反了過來，但端點(diǎn)1與3、2與4極性仍然相同。

(3)

無論電流從哪端流入線圈，1與3、2與4的極性都保持相同。這種在同一變化磁通的作用下，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相同的端點(diǎn)叫同名端，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)極性相反的端點(diǎn)叫異名端。第53頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月在電路中，一般用“·

”表示同名端，如圖6-7所示。在標(biāo)出同名端后，每個(gè)線圈的具體繞法和它們之間的相對(duì)位置就不需要在圖上表示出來了。2．同名端的表示法圖6-7同名端表示法

第54頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月

(1)

若已知線圈的繞法，可用楞次定律直接判定。

(2)

若不知道線圈的具體繞法，可用實(shí)驗(yàn)法來判定。圖6-8是判定同名端的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流從線圈的端點(diǎn)1流入，且電流隨時(shí)間在增大。若此時(shí)電流表的指針向正刻度方向偏轉(zhuǎn)，則說明1與3是同名端，否則1與3是異名端。3．同名端的判定圖6-8判定同名端實(shí)驗(yàn)電路

第55頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月把兩個(gè)互感線圈串聯(lián)起來有兩種不同的接法。異名端相接稱為順串，同名端相接稱為反串。1．順串順串的兩個(gè)互感線圈如圖6-9所示，電流由端點(diǎn)1經(jīng)端點(diǎn)2、3流向端點(diǎn)4。二、互感線圈的串聯(lián)圖6-9互感線圈的順串

第56頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月順串時(shí)兩個(gè)互感線圈上將產(chǎn)生四個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，兩個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)和兩個(gè)互感電動(dòng)勢(shì)。由于兩個(gè)電感線圈順串，這四個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正方向相同，因而總的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為上式中是兩個(gè)互感線圈的總電感。因此，順串時(shí)兩個(gè)互感線圈相當(dāng)于一個(gè)具有等效電感為的電感線圈。第57頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2．反串反串的兩個(gè)互感線圈如圖6-10所示。與順串的情形類似，兩個(gè)互感線圈反串時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)具有等效電感為的電感線圈。通過實(shí)驗(yàn)分別測(cè)得L順和L反，就可計(jì)算出互感系數(shù)M。圖6-10互感線圈的反串第58頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月在電子電路中，常常需要使用具有中心抽頭的線圈，并且要求從中點(diǎn)分成兩部分的線圈完全相同。為了滿足這個(gè)要求，在實(shí)際繞制線圈時(shí)，可以用兩根相同的漆包線平行地繞在同一個(gè)心子上，然后，把兩個(gè)線圈的異名端接在一起作為中心抽頭。如果兩個(gè)完全相同的線圈的同名端接在一起，則兩個(gè)線圈所產(chǎn)生的磁通在任何時(shí)候都是大小相等而方向相反的，因此相互抵消，這樣接成的線圈就不會(huì)有磁通穿過，因而沒有電感，它在電路中只起一個(gè)電阻的作用。所以，為獲得無感電阻，可以在繞制電阻時(shí)，將電阻線對(duì)折，雙線并繞。第59頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)渦流和磁屏蔽一、渦流二、磁屏蔽第60頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月把塊狀金屬放在交變磁場(chǎng)中，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬塊內(nèi)自成回路，像水的旋渦，因此叫渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。由于整塊金屬電阻很小，所以渦流很大，不可避免地使鐵心發(fā)熱，溫度升高，引起材料絕緣性能下降，甚至破壞絕緣造成事故。鐵心發(fā)熱，還使一部分電能轉(zhuǎn)換為熱能白白浪費(fèi)，這種電能損失叫渦流損失。一、渦流1．渦流第61頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月在電機(jī)、電器的鐵心中，完全消除渦流是不可能的，但可以采取有效措施盡可能地減小渦流。為減小渦流損失，電機(jī)和變壓器的鐵心通常不用整塊金屬，而用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成。這樣渦流被限制在狹窄的薄片內(nèi)，回路電阻很大，渦流大為減小，從而使渦流損失大大降低。鐵心采用硅鋼片，是因?yàn)檫@種鋼比普通鋼電阻率大，可以進(jìn)一步減少渦流損失，硅鋼片的渦流損失只有普通鋼片的1/5~1/4。第62頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月2.渦流的應(yīng)用

在一些特殊場(chǎng)合，渦流也可以被利用，如可用于有色金屬和特種合金的冶煉。利用渦流加熱的電爐叫高頻感應(yīng)爐，它的主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)與大功率高頻交流電源相接的線圈，被加熱的金屬就放在線圈中間的坩堝內(nèi)，當(dāng)線圈中通以強(qiáng)大的高頻電流時(shí)，它的交變磁場(chǎng)在坩堝內(nèi)的金屬中產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流，發(fā)出大量的熱，使金屬熔化。第63頁，課件共70頁，創(chuàng)作于2023年2月1．磁屏蔽在電子技術(shù)中，儀器中的變壓器或其他線圈所產(chǎn)生的漏