4.4认识线圈的自感和互感(课件）-高二《电工技术基础与技能》同步教学（电子工业版）

任务四　认识线圈的自感和互感 　 　 /// /// 任务分析 收音机在接收节目时，是利用什么原理工作的呢？是怎么接收到空中信号的呢？常见的电磁式继电器又是怎么实现延时的呢？这就是本任务要认识的线圈自感和互感。 相关知识 一、自感现象及自感电动势 1．自感现象 由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，称为自感现象，简称自感。 实验1：通电自感实验，电路如图4-36（a）所示，开关K合上的瞬间，灯泡HL1立即正常发光；灯泡HL2由暗逐渐变亮，然后正常发光。 　 　 /// /// 实验2：断电自感实验，电路如图4-36（b）所示，接通电路灯泡正常发光后，迅速断开开关K，可以看到灯泡闪亮一下再逐渐熄灭。如果去掉与灯泡并联的电感线圈，再重复上述实验，则发现灯泡不再闪亮而是立即熄灭。 图4-36　通电自感实验和断电自感实验 通过对上述两个实验的观察与分析可以看出，当通过线圈的电流发生变化时，穿过导体的磁通量也发生变化，线圈两端就产生阻碍导体中电流变化的感应电动势，这个电动势称为自感电动势，用eL表示，自感电流用iL表示。 　 　 /// /// 2．自感电动势 自感电流的方向可以用楞次定律判断，即线圈中的外电流i 增大时，感应电流iL的方向与外电流i的方向相反；外电流i减小时，感应电流iL的方向与外电流i的方向相同，如图4-37所示。自感电流的方向决定了自感电动势的方向。 自感电动势的计算公式为 图4-37　自感电动势大小与方向 式中　 ——线圈中外电流在 时间内的变化量，单位为A； ——线圈中外电流变化 所用的时间，单位为s； L ——线圈的电感，单位为H； 　 eL ——自感电动势，单位为V； 　 　 ——外电流的变化率，单位为A/s。 　 　 /// /// 二、互感现象及互感电动势 1．互感现象 互感现象是指一个线圈中电流的变化引起与它相近的其他线圈产生感应电动势的现象。 互感现象示意图如图4-38所示。其中，线圈1称为原线圈，线圈2称为副线圈。当开关K闭合或打开瞬间，与线圈2相连的检流计指针会发生偏转。这是因为线圈l中变化的电流产生了变化的磁通11，变化的磁通11中有一部分（12）通过了线圈2，使线圈2产生了感应电动势，因此在线圈2中产生了感应电流，使检流计发生偏转。这就是由一个线圈中电流的变化而引起与它相近的其他线圈产生感应电动势的互感现象。 图4-38 互感现象示意图 　 　 /// /// 2．同名端 对于已经制造好的互感器从外观上无法知道线圈的绕向，判断互感电动势的方向就比较困难。因此，引入描述线圈绕向的概念“同名端”能够方便判断互感电动势的方向。 同名端是指绕在同一铁芯上的线圈，由于绕向一致而产生感应电动势的极性始终保持一致的端点，在电路图中用“·”或“*”表示。图4-39中1、4、5端点是一组同名端；2、3、6端点是另一组同名端。 3．互感电动势 互感电动势的大小正比于穿过线圈磁通量的变化率，或正比于另一线圈中电流的变化率。当两个线圈互相平行且第一个线圈磁通量的变化全部影响到第二个线圈时，互感电动势最大；当两个线圈互相垂直时，互感电动势最小。互感电动势的计算比较复杂，这里不进行介绍。 4．互感电动势方向的判断 知道同名端后，就可以判断互感电动势的方向。如图4-39所示，假设电流i从线圈B 3端流出且减少，根据楞次定律可以判定，线圈B产生的自感电动势要阻碍电流i的减少；故自感电动势在3端的极性为“”，根据同名端的概念可知，线圈A、线圈C产生互感电动势的极性是2、6端为“”。 　 　 /// /// 图4-39　互感电动势的同名端 　 　 /// /// 互感线圈同名端的判别 互感线圈同名端的判别方法主要有两种，即交流电压法和直流电压法。 1．交流电压法 如图4-40所示，在左侧绕组的两端加一个低电交流压，用交流电压表分别测出端电压U1、U2和U3，若U3是两个绕组的电压之差，即U3 = U1U2，则1、3端为同名端，2、4端为同名端。若U3两端电压为两绕组端电压之和，即U3 = U1 + U2，则1、4端为同名端，2、3端为同名端。 2．直流电压法 将干电池、万用表和互感线圈接成如图4-41所示的电路，然后选择万用表的直流电压挡位（如5V），或直流电流挡（如5mA）。如果开关闭合的瞬间，万用表的指针正向偏转，或者开关断开的瞬间反向偏转，红表笔接的3端和电池正极接的1端为同名端；反向摆时黑表笔接的4端和电池正极接的1端是同名端。 技能训练 　 　 /// /// 图4-41　直流电压法测定线圈同名端