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课题名称

6－4自感现象

课时数

2

授课班级

13电子

总课时数

授课时间

授课地点

授课形式

新授课

参考教材

其他资源

教学目标

1．理解自感系数的概念。

2．了解自感现象及其在实际中的应用。

3．掌握磁场能量的计算。

教学重点

1．线圈电感的计算和自感电动势的计算。

2．荧光灯的工作原理。

教学难点

1、自感电动势方向的判断 

 2、荧光灯的工作原理。

教学过程

教学内容

教学方法

一、复习提问：

1．感应电动势的概念。

2．法拉第电磁感应定律的内容。

3．导线切割磁感线运动时感应电动势的计算公式。

二、新授课：

第四节 自感现象

一、自感现象

1．

（1）如图调节R使HL1、HL2亮度相同，再调节R₁使两白炽灯正常发光，然后断开S再接通电路。

（2）现象：HL2正常发光，HL1逐渐亮起来。

（3）分析现象。

2．

（1）如图接通电路，灯HL正常发光，再断开电路。

（2）现象：断电的一瞬间，白炽灯突然发出很强的亮光，然后才熄灭。

（3）分析现象。

3．结论：当线圈中的电流发生变化时，线圈本身就产生感应电动势，这个电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化。

自感现象：由于线圈本身的电流发生而产生的电磁感应现象叫自感现象。简称自感。

自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势。

二、自感系数

1．自感磁通 F_L：当电流通过回路时，在回路内产生的磁通叫自感磁通。

2．自感磁链：Y_L = N F_L

3．自感系数（电感）：L=

L表示各线圈产生自感磁链的能力，表示一个线圈通过单位电流所产生的磁链。

4．单位：亨利（H）、毫亨（mH）、微亨（mH）

1H = 10³ mH = 10⁶ mH

三、线圈电感的计算

1．B =μH = μ，F = B S = ，由N F  = L I

得

L =

2．（1）L由线圈本身的特性决定，与线圈的尺寸、匝数和媒质的磁导率有关，而与线圈中的电流无关。

（2）上式除适用于环形螺旋线圈外，对近似环形的线圈，且在铁心没饱和的条件下，也可用上式近似计算。

（3）铁磁材料磁导率μ不是一个常数，铁心越接近饱和，这现象越显著。所以具有铁心的线圈，其电感不是一个定值，这种电感叫非线性电感。

例1：匝数为1500匝的环形线圈中通以0.9A的电流，测出其中的磁感应强度为0.9T，圆环的截面积为2cm²，环形线圈中的磁通为   1.8 10^-4    Wb   ，线圈的自感系数为    0.3H  ，储存在直流线圈中的磁场能量为   0.1512      J。

四、自感电动势

1．E_L = ；Y_L = L I

所以

E_L =  =  = L

自感电动势大小与线圈中电流的变化率成正比。

2．E_L方向：用楞次定律判断。

例1：电感为100的线圈通入变化规律如图所示。（1）在从0到2的时间内线圈中自感电动势大小为             V，（2）在2到4的时间内自感电动势大小为             V，（3）在4到5的时间内，线圈中自感电动势大小为        V。

五、自感现象的应用

1．荧光灯主要组成：灯管、镇流器、启辉器。

2．启辉器结构：充有氖气的小玻璃泡、静触片、U形触片、稀薄的汞蒸气。

3．荧光灯的工作原理。

4．镇流器的作用：

（1）荧光灯开始点燃时产生瞬时高压。

（2）荧光灯正常发光时，与灯管串联起降压限流的作用。

5．危害。

六、磁场能量

1．磁场能量和电场能量相同的特点：

（1）磁场能量和电场能量在电路中的转化都是可逆的。线圈也是储能元件。

（2）它的计算公式和电场能量计算式相似。

W_L = L I²

L反映储存磁场能量的能力。

课堂练习

P102   2．习题 1．是非题（4）~（6）；

2．选择题（5）、（6）；3．填充题（2）、（3）

课堂小结

1．自感现象、自感系数的概念。

2．自感系数、自感电动势的计算式。

3．荧光灯的结构及其工作原理。

4．磁场能量的计算式。

课后作业

P103   4．问答与计算题（6）、（7）。

教后记

课题名称

6—5互感现象

课时数

2

授课班级

13电子

总课时数

授课时间

授课地点

授课形式

新授课

参考教材

其他资源

教学目标

1．理解互感系数的概念。

2．了解互感现象及其在实际中的应用。

3．掌握互感电动势的计算。

教学重点

1、互感现象和互感系数的概念

2、互感电动势的计算。

教学难点

1、互感电动势的计算。

2、互感电动势方向的判断

教学过程

教学内容

教学方法

一、复习提问：

1．自感现象、自感系数的概念及自感系数、自感电动势计算公式。

二新授课：

第五节 互感现象

一、互感现象

线圈L中有电流i₁时：L₁中有F₁₁、Y₁₁ （Y₁₁ = N₁ F₁₁ = L₁ I₁），L₂中有F₂₁、Y₂₁（Y₂₁ = N₂ F₂₁）。线圈L中的电流i₁变化时：

Y₁₁变化，自感电动势

E_L1 =

Y₂₁也变化，互感电动势

E_M2 =

同理，当线圈2中电流i₂变化时，线圈L中也产生互感电动势

E_M1 =

互感现象：当一个线圈中电流发生变化时，在另一个线圈中将要产生感生电动势，这种现象叫互感现象。产生的感应电动势叫互感电动势。

二、互感系数（也称互感量，简称互感）M

1．M =  =  单位：亨利（H）

  2．说明：

  （1）M只与两个回路的结构、相互位置及媒质磁导率有关，与回路中的电流无关。只有当媒介质为铁磁性材料时，M才与电流有关。

3．M与L的关系

设K₁、K₂为各线圈产生的互感磁通与自感磁通的比值

K₁ =  =  =  =

K₂ =  =

K₁与 K₂的几何平均值称为线圈的交链系数或耦合系数，用K表示。

i ==，因0≤K₁≤1，0≤K₂≤1

所以

0 < K < 1

K = 0 表示线圈之间不存在互感；K = 1表示两线圈全耦合，无漏磁。所以M = K（M决定于K、L₁、L₂）

三、互感电动势

1．i₁变化产生E_M2

E_M2 =  = M

同理i₂变化产生E_M1

E_M1 = M

其大小等于互感系数和另一线圈中电流变化率的乘积；其方向用楞次定律判断。

例1：．电路如题2图所示，线圈的电阻忽略不计。当u_ab＞0时，开关S的状态应为（   ）

A．S闭合的瞬间                B．S断开的瞬间      

C．S处于接通后的稳态          D．S的状态不能确定

例2：如图所示，导体AB沿导轨向左匀减速运动。

（1）在图中标出导体AB中的感应电流方向。　

（2）在图中标出CD导线中的感应电流方向，EF与CD之间的相互作用力如何？

课堂练习

习题（《电工基础》第2版周绍敏主编）

1．是非题（7）。

2．选择题（8）。

3．填充题（8）、（9）。

课堂小结

1．互感现象和互感系数的概念。

2．互感系数和它们的自感系数的关系。

3．互感电动势的计算式。

课后作业

习题（《电工基础》第2版周绍敏主编）

4．问答与计算题（8）。

教后记

课题名称

6－6互感线圈的同名端和串联

课时数

2

授课班级

13电子

总课时数

授课时间

授课地点

授课形式

新授课

参考教材

其他资源

教学目标

1．掌握互感线圈同名端的概念及判别。

2．掌握互感线圈串联的两种方式。

教学重点

互感线圈同名端的判别。

教学难点

互感线圈串联等效电感的推导。

教学过程

教学内容

教学方法

一、复习提问：

1．互感现象和互感系数的概念。

2．互感系数和它们的自感系数的关系。

3．互感电动势的大小和方向。

二、新授课

第六节 互感线圈的同名端和串联

一、互感线圈的同名端

1．同名端：把在同一变化磁通作用下，感应电动势极性相同的端点叫同名端。感应电动势极性相反的端点叫异名端。用符号“·”表示同名端。

例：

2．同名端的确定

（1）已知线圈绕法时，可用楞次定律直接判定（如上例）。

（2）不知线圈绕法时，可用实验方法来确定。如下图。

开关闭合，i₁增大，图中电源上“+”下“-”，如A表正偏，表明（3）端与（1）端为同名端，A表反偏，表明（4）端与（3）端为同名端。

例1：标出下列线圈的同名端

例2：标出下列图中互感线圈的同名端

开关S断开瞬间电压表反偏

二、互感线圈的串联

1．顺串

（1）

（2）推导

E = E_L1 + E_M1 + E_L2 + E_M2

         =L₁+ L₂ +2i

    =（L₁ + L₂ + 2 M）

         =L_顺

所以

L_顺 = L₁+L₂+2M

2．反串

（1）

（2）推导

         E = E_L1-E_M1+E_L2-E_M2

            =L₁+ L₂ - 2M

             =（L₁+L₂-2M）

            =L_反

所以

L_反= L₁+L₂-2M

3．M=

例3：1．线圈AB与线圈CD存在互感，图6-1 (a)、(b)为两个线圈两个不同的联接方式，(a)图中LAC=16mH，(b)图中LAD=24mH，则………………………………………………（　　　）

　A．(a)图为两个线圈顺串，互感系数为2mH　　　　

   B．(b)图为两个线圈顺串，互感系数为2mH

　C．(a)图为两个线圈顺串，互感系数为4mH　　　　

   D．(b)图为两个线圈顺串，互感系数为4mH

例4．两线圈顺串时的等效电感为0.75H，而反串时的等效电感为0.25H，又已知第二个线圈的电感为0.25H，求第一个线圈的电感和它们之间的耦合系数。

例5．如图所示，在一纸筒上绕有两个相同的线圈ab和cd，每个线圈的电感都是0.05H，当a和c两端点相接时，b和d两点间的电感为多大？当c和b两端点相接时，a和d两点间的电感又为多大？

课堂练习

P102 3、（7）（8）（9）（10）

课堂小结

1．互感线圈同名端的概念及判别。

2．互感线圈串联等效电感的计算。

课后作业

P103、4．问答与计算题（9）、（10）。

教后记

课题名称

6 — 7涡流和磁屏蔽

课时数

2

授课班级

13电子

总课时数

授课时间

授课地点

授课形式

新授课

参考教材

其他资源

教学目标

1．掌握涡流的概念及减小涡流的方法。

2．了解磁屏蔽的概念及常用的磁屏蔽措施。

教学重点

1．涡流的概念及减小涡流的方法。

2．常用的磁屏蔽措施。

教学难点

教学过程

教学内容

教学方法

第七节 涡流和磁屏蔽

一、涡流

1．铁心中由于电磁感应原理产生的涡电流称为涡流。

2．涡流的有害之处：因整块金属电阻很小，所以涡流很大，使铁心发热，温度升高，使材料绝缘性能下降，甚至破坏绝缘造成事故。

3．涡流损失：铁心发热，使一部分电能转换成热能白白浪费，这种电能损失叫涡流损失。

4．减小涡流的措施：铁心用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成。

5．涡流的利用：用于有色金属、特种合金的冶炼。

二、磁屏蔽

1．磁屏蔽：为了避免互感现象，防止出现干扰和自激，须将有些仪器屏蔽起来，使其免受外界磁场的影响，这种措施叫磁屏蔽。

2．屏蔽措施：

（1）用软磁材料做成屏蔽罩。

（2）对高频变化的磁场，用铜或铝等导电性能良好的金属制成屏蔽罩。

（3）装配器件时，相邻线圈互相垂直放置。

课堂练习

课堂小结

1．涡流的概念及减小涡流的方法。

2．磁屏蔽的概念及屏蔽措施。

课后作业

教后记