2.4 电感原件（课件）-《电工电子技术与技能》同步精品课堂（高教版）

《电子电工技术与技能》（高教版） 高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第2章 电容与电感 2.4 电感原件 知识目标 1.理解电感的基本概念和作用：能够描述电感是如何通过存储磁场能量来影响电路中的电流和电压的。 2.掌握电感的单位和符号：熟悉电感的单位是亨利（H），并能够使用L来表示电感。 能力目标 1.识别电感的基本特征和功能：能够区分电感与其他电子元件，并说明其在电路中的作用。 2.运用电感的单位和符号：能够正确使用亨利（H）来表示电感的单位，并用L表示电感。 情感目标 1.兴趣与探索：激发学生对电子技术的兴趣，特别是电感作为电路中的关键元件的神秘性和实用性。通过实验和实际操作，培养学生对电感工作原理的好奇心。 2.自信与成就感：通过理解电感的基本概念和应用，使学生对自己掌握的知识和技能感到自信，能够在实验室和课堂上积极参与讨论和展示。 三维目标 导入情景 01 “想象一下，你正在参加一次电子技术实验课，实验室里摆放着各种各样的电子元件。今天的实验内容是关于电感的基本原理和应用。你拿起手中的电感元件，观察着它精致的线圈和磁性材料制成的核心，思考着它在电路中的作用。 老师走过来，开始介绍电感的概念。他说道：“同学们，电感就像是电路中的磁场储存器，它可以通过存储磁场能量来影响电路中的电流和电压。”你听得津津有味，开始对电感的神秘之处产生了兴趣。 老师继续解释说：“在直流电路中，电感的阻抗为无穷大，相当于电路中的开路状态。而在交流电路中，电感则扮演着阻抗增强的角色。”你开始思考电感在不同电路中的表现，并尝试联想它与实际生活中的应用场景。” 新知学习 02 一、电感现象 按图 1.2.30所示连接电路，HL、HL是两个完全相同的指示灯电感线圈工的阻值与R相等。当开关S闭合后，指示灯H立即正常发光，而H,则慢慢发光，过一段时间后，两个指示灯才能达到同样的亮度。这是什么原因呢? 当开关S闭合后，通过线圈中的电流由零开始增大，由电磁感应定律可知，线圈中变化的电流必定要产生感应电动势，由楞次定律可知，产生的感应电动势又要阻碍线圈中电流的增大，使电流I不能很快地增大，故指示灯HL,要慢慢地变亮。 新知学习 02 按图1.2.31所示连接电路，指示灯I与线圈并联接在电路中，当开关S闭合后，指示灯I正常发光，当把开关S断开的瞬间，会发现指示灯HL并不是立即熄灭，而是瞬间发出更强的光，然后才熄灭。这又是什么原因呢? 这是因为当开关S断开瞬间，通过线圈的电流突然减弱，因而线圈中产生感应电动势。虽然这时电源已经断开，但线圈和指示灯组成了闭合电路，所以在这个电路中有感应电流通过，指示灯不会立即熄灭，而是发出短暂的强光。 二、电感现象2 新知学习 02 凡是产生电感作用的元件统称电感器，简称电感。一般的电感器由线圈构成，所以又称电感线圈。电感器是忽略了电阻的实际电感线圈的理想化模型。实际电感线圈是用导线绕制的，有一定的电阻。图1.2.32所示为电感器的外形和理想电感元件的图形符号。电感器的用途很广，如发电机、电动机、变压器和继电器等电气设备中的绕组就是各种各样的电感线圈。 三、电感器 新知学习 02 电感器按有无心(心的作用是增加电感量)分为空心电感器、磁心电感器和铁心电感器。空心电感器电感量较小，磁心电感器比铁心电感器电感量大;按电感量是否可调，分为固定电感和可调电感:按用途可分为振荡电感、校正电感、显像管偏转电感、滤波电感、补偿电感等;按工作频率高低可分为高频电感线圈和低频电感线圈。常见的电感器如图 1.2.33所示 四、分类 新知学习 02 (1)不同的线圈通过相同的电流产生的自感电动势不同，表征电感器产生自感能力的物理量称为自感系数，简称电感，用字母表示。电感的单位是H(亨[利])以及mH(毫亨)、μH(微亨 )。线圈的电感是由线圈本身的特性所决定的，它与线圈的尺寸、匝数和线圈中有无铁心有关，与线圈中有无电流及电流的大小无关。 (2)标称电流值 电感器长期正常工作所允许通过的最大电流。它是高频、低频扼流线圈和大功率谐振线圈的重要参数。应用时实际通过电感器的电流不宜超过其标称电流值。 (3)品质因数 电感线圈中储存能量与消耗能量的比值称为品质因数，又称电感器的口值一般为50 ~ 300。一般要求电感线圈的口值越大越值。!好，但口值过大会使工作回路的稳定性变差。 五、电感量 新知学习 02 电感器参数的标注方法有直标法、文字符号法、数码法和色标法，见表1.2.2. 六、电感器的识读 新知学习 02 如图1.2.34所示，将万用表置于Rx1挡，把红、黑表笔各接电感器的任一引出端，根据测出的电阻值大小。 七、检测电感器的质量 新知学习 02 如图 1.2.35所示，仔细观察发电机、电动机和变压器，就可以看到，它们的铁心都不是整块金属，而是由薄薄的硅钢片叠压而成的。把整块金属放在交变磁场中，金属块内将产生感应电流。这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的漩涡，因此称为涡电流，简称涡流，如图1.2.36(a)所示。由于整块金属电阻很小，涡流很大，会使铁心发热，温度升高，引起材料绝缘性能下降，甚至破坏绝缘造成事故。铁心发热，还使一部分电能转化成热能白白浪费，这种电能损失称为涡流损失。为了减小涡流损失，电机和变压器的铁心通常用涂有绝缘漆的硅钢片叠压制成。如图1.2.36(b)所示，这样涡流就被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，从而使涡流损失大大降低。 八、涡流 新知学习 02 八、涡流 小试牛刀 题目 1： 在电感中，磁场的能量主要存储在哪里？ A) 导体内部 B) 导体表面 C) 空气中 D) 磁场中 答案与解析：D) 磁场中。 电感通过在磁场中储存能量来完成其功能。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 电感的自感现象指的是什么？ A) 电流突变时的电压现象 B) 电感产生的感应电动势 C) 电感内部的电流衰减 D) 电感中的能量损耗 答案与解析：B) 电感产生的感应电动势。 自感是指电感本身由于电流变化而产生的电动势。 尝试解答下面习题 单相变压器的基本结构包括以下哪些部分？ A. 铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料 B. 铁芯、次级绕组、初级绕组、绝缘材料 C. 铁芯、绝缘材料、初级绕组、次级绕组 D. 初级绕组、次级绕组、铁芯、绝缘材料 解析：正确答案是A。单相变压器的基本结构包括铁芯、初级绕组、次级绕组和绝缘材料等组成部分，它们共同实现电能的变压和传输。 小试牛刀 题目 3： 一个电感的感应电动势与下列哪个因素有关？ A) 电感的电流大小 B) 电感的电阻值 C) 电感的导热系数 D) 电感的磁导率 答案与解析：A) 电感的电流大小。 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与电感中的电流变化有关。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 一个电感内的磁场能量密度随什么而变化？ A) 电流大小 B) 磁场强度 C) 导体的材料 D) 温度 答案与解析：A) 电流大小。 电感中的磁场能量密度与通过电感的电流大小成正比。 尝试解答下面习题 题目 5： 一个电感的自感系数随以下哪个因素增加？ A) 匝数增加 B) 导体材料变化 C) 电流频率增加 D) 电感的尺寸增大 答案与解析：A) 匝数增加。 自感系数与电感中的匝数成正比，因此增加匝数会增加自感系数。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 6： 在交流电路中，电感的阻抗如何随频率变化？ A) 阻抗增大 B) 阻抗减小 C) 阻抗保持不变 D) 阻抗会有波动 答案与解析：A) 阻抗增大。 随着频率增加，电感的阻抗也会增大。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 7： 为了减小电感中的损耗，应该采用以下哪种导体？ A) 铝 B) 铜 C) 铅 D) 镍 答案与解析：B) 铜。 铜具有较好的导电性，因此适合用于减小电感中的电阻损耗。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 8： 在一个电感中，磁场的能量如何影响其电路行为？ A) 增加电感的电阻 B) 影响电感的自感系数 C) 减小电感的感应电动势 D) 改变电感的尺寸 答案与解析：B) 影响电感的自感系数。 电感中的磁场能量会影响其自感系数，从而影响电感在电路中的行为。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 9： 分析电感在电路中的一种常见现象，并画出一种关于电感现象的电路图。 答案与解析： 一种常见的电感现象是电感电流的滞后性。当电感元件受到电流变化时，其电流不能立即响应电压的变化，而是表现出滞后性。这种滞后性与电感的储能能力有关，电感会储存能量并逐渐释放，导致电流在瞬间滞后于电压的变化。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 10： 如图所示，一根导体线圈中有若干匝，连接到一个交流电源上。电源提供的交流电频率为50Hz。画出这个电感线圈的示意图； 答案：导体线圈的方向： 在纸面上画一个圆圈，表示导体线圈。 电源提供的交流电的方向： 箭头表示电流的方向，从正弦波形的峰值向下。 感应电动势的方向： 根据楞次定律，感应电动势的方向会使得电流的方向变化最小化，所以感应电动势的方向与电源提供的交流电的方向相反。 小试牛刀 尝试解答下面习题 课堂小结 03 今天我们学习了关于电感原件的基本知识和应用。电感作为电路中常见的元件，具有重要的功能和特性。以下是我们今天学到的重点内容：电感的基本概念：电感是一种元件，通过存储磁场能量来影响电路中的电流和电压。电感的单位和符号：电感的单位是亨利（H），通常用L表示。电感在直流电路中的表现：在直流电路中，电感的阻抗为无穷大，因此表现为开路状态。电感的自感现象：电感产生的感应电动势与电流的变化密切相关，称为自感现象。电感的影响因素：电感的感应电动势与电流大小、磁场能量密度等因素相关。电感在交流电路中的作用：在交流电路中，电感的阻抗随着频率增加而增大，起到阻抗增强的作用。优化电感性能：为了减小电感中的损耗，应选择导电性好的材料制造电感。应用实例：电感在电子设备、通信系统等领域中广泛应用，如滤波器、变压器等。 作业布置 04 完成课堂上未完成的练习题目，确保对电感原件的掌握。 复习电感原件的相关概念和应用，整理笔记，梳理知识框架。 完成作业本上关于电感原件的习题，加深对定理的理解。 准备下节课的讨论问题：你认为电感原件在实际生活中有哪些应用？请结合具体例子进行讨论。 感谢观看 $$