3.3体验互感现象在电机、变压器中使用（课件）-《电工技术基础与技能》同步教学（人民交通版）

《电工技术基础及技能》 项 目 三 任务一　认识电容器 项目三 认识电容和电感 任务三 体验互感现象在电机、变压器中使用 【任务目标】 1、认识自感、互感； 2、了结三相异步电动机、变压器结构原理，体验互感现象的利用。   【任务分析】 电动机为什么能输出动力？变压器为什么能变压？我们在日常生活中经常会有这样的疑问。科学研究发现，凡是有导线、线圈的设备中，只要有电流变化都有自感或互感现象存在；利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。三相异步电动机和各种各样的变压器等都是根据互感原理工作的。通过本任务的学习，使我们在日常生活中认识自感，充分考虑互感和利用互感。   任务三 体验互感现象在电机、变压器中使用 【知识导航】 一、自感 图3-3-1（a）和图3-3-1（b）是自感现象的实验电路。 图3-3-1 自感实验电路 在3-3-1（a）电路中，调节R使HL1、HL2亮度相同，再调节R1使两白炽灯正常发光，然后断开S再接通电路。我们发现HL2正常发光，HL1逐渐亮起来。这是为什么呢？原来，当合上开关后，因灯泡HL1与线圈L串联，通过线圈L的电流由零开始增大，穿过线圈L的磁通也随之增加，根据楞次定律可知，感应电动势要阻碍线圈中电流的增大，因此灯泡HL1必然要比HL2亮得慢些。 任务三 体验互感现象在电机、变压器中使用 在3-3-1（b）电路中，当合上开关灯HL正常发光，再断开电路。我们发现在断电的一瞬间，白炽灯突然发出很强的亮光，然后才熄灭。这是由于断开开关后，通过线圈L的电流突然减小，穿过线圈L的磁通也很快减少，线圈中必然要产生一个很强的感应电动势，以阻碍电流的减小。虽然这时电源已被切断，但线圈L和灯泡HL组成了回路，在这个电路中有较大的感应电流通过，所以灯泡会突然闪亮。 从这个实验可以看出，当线圈中的电流发生变化时，线圈本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化。 1、自感现象 由于线圈本身的电流发生而产生的电磁感应现象叫自感现象，简称自感。在自感现象中产生的感应电动势称为自感电动势，用eL表示，自感电流用iL表示。 任务三 体验互感现象在电机、变压器中使用 2、自感系数 当线圈中通入电流后，这一电流使每匝线圈所产生的磁通称为自感磁通。当同一电流通入结构不同的线圈时，所产生的自感磁通量是不相同的。为了衡量不同线圈产生自感磁通的能力，引入自感系数(简称电感)这一物理量，用L表示，它在数值上等于一个线圈中通过单位电流所产生的自感磁通。即 式中NΦ为N 匝线圈的总磁通，也称自感磁链。 L的单位是亨利，简称亨，用H表示。常采用较小的单位有毫亨(mH)和微亨(μH)。 线圈的电感是由线圈本身的特性决定的。线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，电感就越大。有铁心的线圈，其电感要比空心线圈的电感大得多。 任务三 体验互感现象在电机、变压器中使用 3、自感电动势 在自感现象中产生的感应电动势。自感现象是电磁感应现象的一种特殊情况，它必然也遵从法拉第电磁感应定律。自感电动势大小的计算式为 现实生活中，日光灯电路就是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。同时自感现象也有一定的危害。在具有较大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，或者使开关的闸刀和固定夹片之间的空气电离成导体，产生电弧而烧毁开关，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。 任务三 体验互感现象在电机、变压器中使用 二、互感 1、互感现象和互感电动势 在如图3-3-2实验电路中，在开关S闭合或断开的瞬间以及改变RP的阻值时，检流计G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，通过线圈的磁通也发生变化，该磁通的变化必然又影响线圈B，使线圈B中产生感应电动势和感应电流。 图3-3-2 两个线圈间的互感 我们把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。 任务三 体验互感现象在电机、变压器中使用 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，而且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，这时也称全耦合，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。 2、互感