第六章电磁感应(电工技术基础与技能).ppt

6　电磁感应 6　电磁感应 6.1 电磁感应现象 　　一、电磁感应现象 　　二、磁感应条件 6.2 感应电流的方向 　　一、右手定则 　　三、右手定则与楞次定律的一致性 6.3 电磁感应定律 　　一、感应电动势 　　二、电磁感应定律 　　三、说明 6.4 自感现象 　　一、自感现象 二、自感系数 　　三、电感的计算 　　四、自感电动势 五、自感现象的应用 　　六、自感的危害 　　七、磁场能量 单元小结 一、感应电流和感应电动势 二、自感现象 (4) 外力做功的功率 (5) 感应电流的功率 可以看到，P = P?，这正是能量守恒定律所要求的。 　　【例6-2】在一个 B = 0.01 T 的匀强磁场里，放一个面积为 0.001 m2 的线圈，线圈匝数为 500 匝。在 0.1 s 内，把线圈平面从与磁感线平行的位置转过 90°，变成与磁感线垂直，求这个过程中感应电动势的平均值。 解： 在0.1 s 时间内，穿过线圈平面的磁通变化量 感应电动势 一、自感现象 二、自感系数 三、电感的计算 四、自感电动势 五、自感现象的应用 六、自感的危害 七、磁场能量 　　当线圈中的电流变化时，线圈本身就产生了感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中电流的变化。这种由于线圈本身电流发生变化而产生电磁感应的现象称为自感现象，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。 　　考虑自感电动势与线圈中电流变化的定量关系。当电流流过回路时，回路中产生磁通，称为自感磁通，用 ?L 表示。当线圈匝数为 N 时，线圈的自感磁链 　　同一电流流过不同的线圈，产生的磁链不同，为表示各个线圈产生自感磁链的能力，将线圈的自感磁链与电流的比值称为线圈的自感系数，简称电感，用 L 表示 　　即 L 是一个线圈通过单位电流时所产生的磁链。电感的单位是 H(亨) 以及mH(毫亨) 、?H(微亨) ，它们之间的关系为 1 H = 103 mH = 106 ?H ?L = N? L 　　这里介绍环形螺旋线圈电感的计算方法。 　　假定环形螺旋线圈均匀地绕在某种材料做成的圆环上，线圈的匝数为 N ，圆环的平均周长为 l ，对于这样的线圈，可近似认为磁通都集中在线圈的内部，而且磁通在截面 S 上的分布是均匀的。当线圈通过电流I时，线圈内的磁感应强度 B 与磁通?分别 为 由 N? = LI 可得 　　说明： 　　(1) 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、匝数和媒介质的磁导率有关，而与线圈中有无电流及电流的大小无关。 　　(2) 其他近似环形的线圈，在铁心没有饱和的条件下，也可用上式近似计算线圈的电感，此时l是铁心的平均长度。若线圈不闭合，不能用上式计算。 　　(3) 由于磁导率 ? 不是常数，随电流而变，因此有铁心的线圈其电感也不是一个定值，这种电感称为非线性电感。 ，将 　　由电磁感应定律可得，自感电动势 代入，则　　　 　　自感电动势的大小与线圈中电流的变化率成正比。当线圈中的电流在 1s 内变化 1A 时，引起的自感电动势是 1V，则这个线圈的自感系数就是 1H 。 　　自感现象在各种电气设备和无线电技术中有着广泛的应用。荧光灯的镇流器就是利用线圈自感的一个例子。如图 6-3 是荧光灯的电路图。 图 6-3　荧光灯电路图 　　荧光灯主要由灯管、镇流器和启辉器组成。镇流器是一个带铁心的线圈，启辉器的结构如图 6-4 所示。 　　1．结构 图 6-4　启辉器结构图 　　启辉器是一个充有氖气的小玻璃泡，里面装有两个电极，一个固定不动的静触片和一个用双金属片制成的 U 形触片。 　　灯管内充有稀薄的汞蒸气，当汞蒸气导电时，就发出紫外线，使涂在管壁上的荧光粉发出柔和的光。由于激发汞蒸气导电所需的电压比 220 V 的电源电压高得多，因此荧光灯在开始点亮之前需要一个高出电源电压很多的瞬时电压。在荧光灯正常发光时，灯管的电阻很小，只允许通过不大的电流，这时又要使加在灯管上的电压大大低于电源电压。这两方面的要求都是利用跟灯管串联的镇流器来达到的。 　　2．工作原理 　　当开关闭合后，电源把电压加在启辉器的两极之间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使U形触片膨胀伸长，跟静触片接触而使电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过。 　　电路接通后，启辉器中的氖气停止放电，U形触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开。在电路突然断开的瞬间，镇流器的两端产生一个瞬时高压，这个电压和电源电压都加在灯管两