【文章內(nèi)容簡介】 NL 2??? ? 三 、 電感的計算 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 說明： (1) 線圈的電感是由線圈本身的特性所決定的 ， 它與線圈的尺寸 、 匝數(shù)和媒介質(zhì)的磁導率有關 ， 而與線圈中有無電流及電流的大小無關 。 (2) 其他近似環(huán)形的線圈 ， 在鐵心沒有飽和的條件下 ， 也可用上式近似計算線圈的電感 ， 此時 l是鐵心的平均長度 。 若線圈不閉合 ， 不能用上式計算 。 (3) 由于磁導率 ? 不是常數(shù) ， 隨電流而變 ， 因此有鐵心的線圈其電感也不是一個定值 ， 這種電感稱為非線性電感 。 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 ， 將 LIL ?? 由電磁感應定律可得 ， 自感電動勢 tE L ??????代入 ， 則 tILtLILItELLL ?????? ????? 1212 ?? 自感電動勢的大小與線圈中電流的變化率成正比 。 當線圈中的電流在 1s 內(nèi)變化 1A 時 ， 引起的自感電動勢是 1V， 則這個線圈的自感系數(shù)就是 1H 。 四、自感電動勢 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 自感現(xiàn)象在各種電氣設備和無線電技術中有著廣泛的應用 。熒光燈的鎮(zhèn)流器就是利用線圈自感的一個例子 。 如圖 63 是熒光燈的電路圖 。 五、自感現(xiàn)象的應用 圖 63 熒光燈電路圖 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 熒光燈主要由燈管 、 鎮(zhèn)流器和 啟輝 器組成 。 鎮(zhèn)流器是一個帶鐵心的線圈 ， 啟輝器的結(jié)構(gòu)如圖 64 所示 。 1．結(jié)構(gòu) 圖 64 啟輝器結(jié)構(gòu)圖 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 啟輝器是一個充有氖氣的小玻璃泡 ， 里面裝有兩個電極 ， 一個固定不動的靜觸片和一個用雙金屬片制成的 U 形觸片 。 燈管內(nèi)充有稀薄的汞蒸氣 ， 當汞蒸氣導電時 ， 就發(fā)出紫外線 ， 使涂在管壁上的熒光粉發(fā)出柔和的光 。 由于激發(fā)汞蒸氣導電所需的電壓比 220 V 的電源電壓高得多 ， 因此熒光燈在開始點亮之前需要一個高出電源電壓很多的瞬時電壓 。 在熒光燈正常發(fā)光時 ， 燈管的電阻很小 ， 只允許通過不大的電流 ， 這時又要使加在燈管上的電壓大大低于電源電壓 。 這兩方面的要求都是利用跟燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器來達到的 。 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 2．工作原理 當開關閉合后 ， 電源把電壓加在啟輝器的兩極之間 ， 使氖氣放電而發(fā)出輝光 ， 輝光產(chǎn)生的熱量使 U形觸片膨脹伸長 ， 跟靜觸片接觸而使電路接通 ， 于是鎮(zhèn)流器的線圈和燈管的燈絲中就有電流通過 。 電路接通后 ， 啟輝器中的氖氣停止放電 ， U形觸片冷卻收縮 ， 兩個觸片分離 ， 電路自動斷開 。 在電路突然斷開的瞬間 ，鎮(zhèn)流器的兩端產(chǎn)生一個瞬時高壓 ， 這個電壓和電源電壓都加在燈管兩端 ， 使燈管中的汞蒸氣開始導電 ， 于是熒光燈管成為電流的通路開始發(fā)光 。 在熒光燈正常發(fā)光時 ， 與燈管串聯(lián)的鎮(zhèn)流器就起著降壓限流的作用 ， 保證熒光燈的正常工作 。 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 自感現(xiàn)象也有不利的一面 。 在自感系數(shù)很大而電流又很強的電路中 ， 在切斷電源瞬間 ， 由于電流在很短的時間內(nèi)發(fā)生了很大變化 ， 會產(chǎn)生很高的自感電動勢 ， 在斷開處形成電弧 ， 這不僅會燒壞開關 ， 甚至會危及工作人員的安全 。 因此 ， 切斷這類電源必須采用特制的安全開關 。 六、自感的危害 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 電感線圈也是一個儲能元件。經(jīng)過高等數(shù)學推導，線圈中儲存的磁場能量 221 LIWL ? 當線圈中通有電流時，線圈中就要儲存磁場能量，通過線圈的電流越大，儲存的能量就越多。在通有相同電流的線圈中，電感越大的線圈，儲存的能量越多，因此線圈的電感也反映了它儲存磁場能量的能力。 七、磁場能量 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 與電場能量相比 ， 磁場能量和電場能量有許多相同的特點： (1) 磁場能量和電場能量在電路中的轉(zhuǎn)化都是可逆的 。 例如 ， 隨著電流的增大 ， 線圈的磁場增強 ， 儲入的磁場能量增多；隨著電流的減小 ， 線圈的磁場減弱 ， 磁場能量通過電磁感應的作用又轉(zhuǎn)化為電能 。 因此 ， 線圈和電容器一樣是儲能元件 ， 而不是電阻類的耗能元件 。 (2) 磁場能量的計算公式 ， 在形式上與電場能量的計算公式相同 。 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 互感現(xiàn)象 一、互感現(xiàn)象 二、互感系數(shù) 三、耦合系數(shù) 四、互感電動勢 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 動畫 M68 互感現(xiàn)象 由于一個線圈的電流變化 ， 導致另一個線圈產(chǎn)生感應電動勢的現(xiàn)象 ， 稱為 互感現(xiàn)象 。 在互感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電動勢 ，叫 互感電動勢 。 一、互感現(xiàn)象 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 如圖 65 所示 ， N N2 分別為兩個線圈的匝數(shù) 。 當線圈 Ⅰ中有電流通過時 ， 產(chǎn)生的自感磁通為 ?11， 自感磁鏈為 ?11 = N1?11。 ?11 的一部分穿過了線圈 Ⅱ ， 這一部分磁通稱為互感磁通 ?21。 同樣 ， 當線圈 Ⅱ 通有電流時 ， 它產(chǎn)生的自感磁通 ?22 有一部分穿過了線圈 Ⅰ ， 為互感磁通 ?12。 二、互感系數(shù) 圖 65 互感 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 設磁通 ?21 穿過線圈 Ⅱ 的所有各匝 ， 則線圈 Ⅱ 的互感磁鏈 由于 ?21是線圈 Ⅰ 中電流 i1產(chǎn)生的 ， 因此 ?21是 i1的函數(shù) ， 即 M21稱為線圈 Ⅰ 對線圈 Ⅱ 的 互感系數(shù) ， 簡稱 互感 。 ?21 = N2?21 ?21 = M21 i1 高 等 教 育 出 版 社 Higher Education Press 《 電工技術基礎與技能 》 演示文稿 同理 ， 互感磁鏈 ?12 = N1?12 是由線圈 Ⅱ 中的電流 i2 產(chǎn)生 ，因此它是 i2的函數(shù) ， 即 可以證明 ， 當只有兩個線圈時 ， 有 1221