5-8 互感(课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

§5-8 互感 1 学习目标 1. 掌握互感的定义。 2. 熟悉同名端的定义及应用。 3. 掌握互感的应用。 4. 掌握变压器的基本结构和工作原理。 2 第一章　电路基础 一、互感现象 互感现象也是电磁感应现象的一种，下面通过实验来观察互感现象的规律。在图所示的电路中，在开关SA闭合或断开的瞬间以及改变RP的阻值时，检流计的指针都会发生偏转。这是因为，当线圈A中的电流发生变化时，通过线圈A的磁通也会发生变化，该磁通的变化必然会影响线圈B，使线圈B中产生感应电动势和感应电流。这种由一个线圈中的电流发生变化而在另一线圈中产生电磁感应的现象称为互感现象，简称互感。由互感产生的感应电动势称为互感电动势，用eM表示。 3 第一章　电路基础 4 互感 第一章　电路基础 实验表明：线圈B中互感电动势的大小不仅与线圈A中电流变化率的大小有关，还与两个线圈的结构以及它们之间的相对位置有关。当两个线圈相互垂直时，互感电动势最小。当两个线圈互相平行，且第一个线圈的磁通变化全部影响到第二个线圈时，称为全耦合，此时的互感电动势最大。 式中，M称为互感系数，简称互感，单位和自感一样，也是H。 变压器就是基于互感现象而制造的。 5 第一章　电路基础 二、互感线圈的同名端 应用互感可以很方便地将能量或信号由一个线圈传递到另一个线圈。当两个或两个以上的线圈彼此耦合时，通常需要知道互感电动势的极性。这可以用楞次定律来判断，但比较麻烦。尤其是对于已经制造好的变压器，从外观上无法知道线圈的绕向，要判断互感电动势的极性就更加困难。 利用线圈同名端，可以很容易地判断互感电动势的极性以及了解线圈的绕向。一般规定：把由于线圈绕向一致而使产生感应电动势的极性始终保持一致的接线端称为线圈的同名端，用“·”或“﹡”表示。 6 第一章　电路基础 在图中，1、4、5就是一组同名端。下面分析在开关SA闭合瞬间各线圈感应电动势的极性。 SA闭合瞬间，A线圈有电流从1端流进，根据楞次定律，在A线圈两端产生自感电动势，极性为左正右负。利用同名端可确定B线圈的4端和C线圈的5端均为互感电动势的正极。 7 互感线圈的同名端 第一章　电路基础 三、互感应用举例 互感原理在生产实际中的应用非常广泛，如各种电动机、变压器等都是利用互感原理工作的。但对于某些电路来说，互感也有其不利的一面。下面通过几个互感在实际生产中的应用来说明互感现象的利弊。 8 第一章　电路基础 1．涡流 涡流属于一种特殊的电磁感应现象。以前讨论的感应电流都是在导体组成的闭合回路中产生的。事实上，当在具有铁芯的线圈中通入交流电时，就会有交变的磁场穿过铁芯，在铁芯内部必然会形成感应电流。由于这种电流在铁芯中自成闭合回路，且呈旋涡状，故称涡流。 9 涡流 第一章　电路基础 涡流现象在实际生产中普遍存在，它既有有利的一面，也有有害的一面。工业生产中就有利用涡流产生的高温对金属进行热处理的方法，使金属的性能得到提高。家用电磁炉也是利用涡流加热原理工作的，当线圈中通入频率很高的交变电流时，就会产生交变磁场，磁感线穿过铁磁材料制成的金属锅底产生涡流，锅中的水很快被加热到沸腾。 10 第一章　电路基础 11 电磁炉的工作原理 第一章　电路基础 2．磁场的屏蔽 在有些电子电路中，若电感线圈的位置安放不当，各线圈产生的磁场就会相互干扰，严重时还会使整个电路无法工作。由于受到设备或仪器体积的限制，加大线圈间距离的办法又往往行不通，这时可采用以下办法。 （1）将两个线圈垂直放置，如图所示。 12 垂直放置线圈可以减小互感 a）线圈A产生的磁通不能进入线圈B b）线圈B产生的磁通在线圈A中相互抵消 第一章　电路基础 （2）安装磁屏蔽罩，如图a所示。磁屏蔽罩由导磁性能良好的铁磁材料制成，由于铁磁材料的磁导率比空气的磁导率大得多，所以外磁场的磁通沿磁屏蔽罩通过，进入被屏蔽设备的磁通很少，从而起到了磁屏蔽的作用。如收音机中的中频变压器（中周）就采用了磁屏蔽的措施，如图b所示。 13 磁屏蔽罩 a）磁屏蔽原理 b）中周的磁屏蔽罩 第一章　电路基础 3. 变压器 变压器是利用互感原理制成的一种静止电器。它可以根据需要把一定数值的交流电压变换成另一种数值的交流电压，而它们的频率保持不变。 变压器除了用于改变电压之外，还可以用来改变电流、变换阻抗、改变相位等。 14 第一章　电路基础 四、变压器的基本结构 变压器种类很多，用途广泛，但是它们的基本结构相同，都是由闭合的软磁铁芯和绕在铁芯上的绕组组成的，铁芯和绕组之间相互绝缘。单相变压器的基本结构和符号如图所示。 15 单相变压器的基本结构和符号 a）基本结构 b）符号 第一章　电路基础 铁芯是变压器的磁路部分。为减小涡流及磁滞损耗，铁芯多选用软磁材料制成。电子设备中的电源变压器和低频变压器，其铁芯一般