5.5 自感应与电感元件（课件）-《电工技术基础与技能》同步精品课堂（机工版·第3版）

项目5 磁路与电感应用技术 5.5 自感应与电感元件 《电工技术基础与技能》（机械版•第3版） 同步精品课堂 1 学习目标 知识目标 1.掌握自感与互感现象的基本原理和相关定律。 2.了解电感元件、变压器等设备的工作机制。 能力目标 1.能够运用公式计算自感和互感的相关参数。 2.学会分析简单电路中自感和互感的作用效果。 情感目标 1.培养对电磁学知识的探索热情和学习兴趣。 2.增强在学习和实践中解决电磁问题的自信心。 项目5 磁路与电感应用技术 导入情景 01 为什么灯泡在断电时会闪亮？ 新知学习 02 一、自感现象与自感系数 自感现象 【实验过程及现象】图 5-35a所示为实验电路连接图，实验器材:1节1号电池，1只1kΩ 电阻，1只发光二极管,1只6V小电源变压器。用变压器的一次绕组作为电感应用。图 5-35b所示为原理图，由原理图可见，接上电池，电感中有电流流过，发光二极管(VL)由于是反向连接，并不通过电流;当将电池断开，电池已经不再向电感供电，但此时发光二极管被点亮，说明此时发光二极管中有电流流过。而发光二极管中的电流必然是由电感提供的。 新知学习 02 一、自感现象与自感系数 新知学习 02 一、自感现象与自感系数 【现象分析】 当电源断开的瞬间，线圈中电流发生变化(减小)，由电流产生的磁通也同时发生变化，这个变化的磁通穿过线圈本身时，线圈中便产生感应电动势。感应电动势的作用是阻止电流的变化，使电流按原来方向流动，点亮发光二极管。这种由于线圈本身电流变化而产生感应电动势的现象，称为自感应(简称自感)，所产生的电动势称为自感电动势，用eL表示。 新知学习 02 二、自感系数L 法拉第电磁感应定律同样适合自感电动势的分析。根据法拉第电磁感应定律，其自感电动势为： 自感系数包含了电感线圈的匝数、结构、形状等因素，当线圈制作完毕，自感系数就是个确定的值。在成品线圈中，其电感量都在线圈上标出。 新知学习 02 三、电感元件 由绝缘导线绕制的线圈都具有一定的电感，在电工电路中称为电感元件。电感元件是电路的三大元件之一，是储能元件，本身并不消耗电能，在电路中进行能量转化。 新知学习 02 三、电感元件 在电工电路中，一般是计算电感中的电压和电流的关系，在图5-36b中，电感两端的电压和电势方向相反，式可以改写为 新知学习 02 三、电感元件 新知学习 02 三、电感线圈中的磁场能量 电感线圈中通过的电流越大，磁场越强，电感储存的能量就越大。实验和理论分析都可以证明，磁场能量与通过线圈的电流的二次方、线圈的电感量成正比，即 新知学习 02 四、互感应 一个线圈中的磁通发生变化，磁通穿过另一线圈，使另一线圈中产生感应电流的现象称为互感。 【互感定义】 这种由于一个线圈中电流变化，而在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感现象(简称互感)。所产生的电动势称为互感电动势。两个互感线圈称为磁耦合线圈。 新知学习 02 四、互感应 【互感系数 M】互感系数是表征两个线圈互感耦合大小的物理量，用字母 M 表示。其单位为H(亨)。 【耦合系数K】工程上常用耦合系数K来表示两个线圈合的紧密程度，合系数的定义为 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 1： 在直流稳压电源中，整流电路的主要作用是（ ） A. 将交流电转换为直流电 B. 稳定输出电压 C. 放大电流 D. 滤波 答案：A 解析：整流电路的主要功能是将交流电转换为直流电。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 2： 在三相交流电中，各相之间的电压相位差是（ ） A. 0° B. 90° C. 120° D. 180° 答案：C 解析：在三相交流电中，各相之间的电压相位差是120°。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 3： 以下哪个元件在电路中起到保护作用（ ） A. 电阻 B. 电容 C. 熔断器 D. 电感 答案：C 解析：熔断器是一种保护电路的安全装置，当电流过大时，熔断器会熔断，切断电路，起到保护作用。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 4： 以下哪种电路分析方法适用于线性直流电路（ ） A. 叠加原理 B. 戴维南定理 C. 诺顿定理 D. 以上都适用 答案：D 解析：叠加原理、戴维南定理和诺顿定理都是适用于线性直流电路的分析方法。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 5： 以下哪个公式用于计算串联电路的总电阻（ ） A. R = R1 + R2 B. 1/R = 1/R1 + 1/R2 C. R = R1 * R2 D. R = R1 / R2 答案：A 解析：在串联电路中，总电阻等于各电阻之和。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 6： 以下哪个元件可以用来调节电路中的电流（ ） A. 电阻 B. 电容 C. 电感 D. 变压器 答案：A 解析：电阻在电路中可以起到限流的作用，通过调节电阻的阻值可以调节电路中的电流。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 7： 以下哪个公式用于计算交流电的功率因数（ ） A. PF = P / UI B. PF = √(1 - (XL / R)^2) C. PF = cosθ D. PF = Q / I^2 答案：C 解析：功率因数PF等于电压与电流之间相位差的余弦值，即PF = cosθ。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 8： 以下哪个设备通常用于将交流电转换为直流电（ ） A. 整流器 B. 逆变器 C. 变压器 D. 放大器 答案：A 解析：整流器的主要功能是将交流电转换为直流电。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 9： 以下哪个元件在交流电路中起到储能作用（ ） A. 电阻 B. 电容 C. 电感 D. 二极管 答案：C 解析：电感在交流电路中起到存储磁场能的作用。 小试牛刀 03 尝试解答下面习题 题目 10： 在三相交流电中，如果一相断开，其他两相的电流会如何变化（ ） A. 不变 B. 增大 C. 减小 D. 无法确定 答案：B 解析：在三相交流电中，如果一相断开，其他两相的电流会增大，因为负载的不平衡会导致电流重新分配。 在本次课程中，我们深入学习了自感应与互感应相关知识。自感现象中，线圈电流变化引发自感电动势，其原理基于法拉第电磁感应定律，自感系数与线圈自身特性相关，电感元件在电路中起阻碍电流变化作用且储存磁场能量，这解释了电感在电路滤波及大型设备断电时的现象。 互感方面，通过实验理解了一个线圈电流变化在另一个线圈产生感应电动势的过程，明确了互感系数和耦合系数的意义及影响因素。变压器作为互感应用实例，其电压比与匝数比关系决定了电能转换，耦合线圈在信号传递等方面也发挥重要作用。同学们积极参与实验观察和理论分析，提升了对电磁感应现象的理解与应用能力，为后续学习电气设备原理奠定了基础。 课堂小结 04 课堂小结 04 作业布置 05 简述自感现象原理并举例说明其在生活中的应用。 计算给定电路的互感系数并分析其耦合程度。 感谢观看 $$