5.4纯电感正弦交流电路(课件）-《电工基础》同步教学（广东高等教育出版社）

第五章 单相交流电路的基本组成 第1节 正弦交流电 第2节 纯电阻正弦交流电路 第3节 纯电容正弦交流电路 第4节 纯电感正弦交流电路 通过本章的学习，你将会学习到交流电路的基本组成和三种典型元件的特性， （1）理解正弦交流电的概念，知道交流电与直流电的区别，了解谐波的概念。 （2）理解正弦交流电的基本要素，掌握各要素之间的相互关系。 （3）理解正弦交流电的波形图与解析式，能够在两种表示法下读取正弦交流电基本要素，知道在两种表示法下如何判断两个交流电之间的相位关系。 （4）了解电容器、线圈，理解电容、电感的概念，知道它们的单位、影响因素、工作过程及在实际中的应用； （5）掌握纯电阻、纯电容、纯电感正弦交流电路中电压、电流及功率关系，掌握电容、电感串并联等效值的计算方法。 （6）了解矢量表示法*。 第 4 节 纯电感正弦交流电路 观察电路板上的元器件，有条件的话拆开变压器外壳，熟悉线圈的外观及结构。 图5-48 一. 电感与线圈 第4节 纯电感正弦交流电路 将一根浸了绝缘漆的 导线（俗称漆包线）紧密 缠绕在内插铁芯的骨架上 就形成一个线圈。 通电线圈具有产生磁场的能力。 线圈的图形符号： 图5-49 第4节 纯电感正弦交流电路 电感量是线圈的重要参数，体现了器件产生磁场的能力大小，电感量符号L，国际标准单位：亨利，简写为亨（H）。实际中还常用毫亨（mH）、微亨（μH）为单位。 一. 电感与线圈 第4节 纯电感正弦交流电路 表5-43所示为常用材料的磁导率，表中数值越大，说明材料的导磁性能越好，放入磁场中对磁场的增强程度越大。 磁介质 磁导率μ/H·m-1 磁介质 磁导率μ/H·m-1 铸铁 2.514～7.79310-4 真空 1.25710-6 锰锌铁氧体 0.377～6.28510-3 空气 1.25710-6 硅钢 9.43～12.5710-3 铝 1.25710-6 镍铁合金 2.514～12.5710-3 铜 1.25610-6 C型坡莫合金 1.445～2.514 石墨 1.25610-6 表5-4 电感L的大小与线圈的形状、尺寸、匝数，以及线圈内是什么磁介质有关。 一. 电感与线圈 表5-4中左列材料磁导率较大，在磁场中容易被磁化，使原有的磁场增强，这类材料称为铁磁材料；右列材料磁导率较小，不容易被磁化，称为弱磁材料。 铁磁材料除了高导磁性外，还具有磁饱和性和磁滞性。也就是说，在一定情况下，即使再增大通电导线内的电流，磁场也只是基本保持不变，磁场的变化滞后于电流的变化。 小 提 示 矩磁材料，磁滞回线呈矩形，在两个方向上的剩磁可用于表示计算机二进制的“0”和“1”，故适合于制成“记忆”元件。如锰镁铁氧体。 软磁材料， 磁滞回线细长，，易磁化、易退磁，适于做继电器、电动机以及各种高频电磁元件的磁芯、磁棒。如硅钢。 硬磁材料，磁滞回线宽短，磁化后可长久保持很强磁性，适于制成磁电式仪表、耳机中的永久磁铁、永磁扬声器。如碳钢。 图5-50为铁磁材料的磁滞回线。根据磁滞回线的不同，铁磁材料又可以分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料三大类。 小 提 示 *二. 线圈的工作过程 第4节 纯电感正弦交流电路 法拉弟电磁感应定律：感应电动势的大小与线圈的匝数成正比，与穿过线圈磁通的变化率成正比。 楞次定律：感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁场的变化。 第4节 纯电感正弦交流电路 （a）充电 （b）放电 线圈接通、断开电源瞬间，线圈两端有感应电动势产生，形成感应电流； 线圈接通、断开电源瞬间过程结束后，线圈两端电压为零。 电压、电流呈指数上升或下降。 *二. 线圈的工作过程 第4节 纯电感正弦交流电路 （a）充电 （b）放电 τ：线圈充放电的时间常数， 单位秒（s）。 ， 其中R为充放电回路中的电阻。 如果将充、放电的过程划分为五个τ，则在第一个τ时刻电压、电流将上升或下降至最大值的63.2%， 五个τ时间后基本达到稳定。 *二. 线圈的工作过程 【例5-19】 已知线圈L＝10H，电源E＝24V经电阻R＝2kΩ向其充电，求：（1）时间常数τ；（2）第一个τ时刻时线圈上流过的电流iL。 三. 单一电感的电压、电流及功率关系 第4节 纯电感正弦交流电路 经推导，若： 则 故： 进一步： 其中： 总结：纯电感正弦交流电路中，线圈