《电工技术基础与技能教学课件 PPT 作者 杜德昌 单元二电容器和电感器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工技术基础与技能教学课件 PPT 作者 杜德昌 单元二电容器和电感器（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单元二 电容器和电感器,知识目标 理解电容器的特性、电容的概念及电容串联、并联的相关计算。 了解平行板电容器的电容值与哪些因素有关。 理解磁感应强度、磁通、磁导率、磁场强度的概念及磁感线的特性。, 掌握磁场对电流作用力的计算和方向判断。 掌握法拉第电磁感应定律、楞次定律和右手定则。 了解自感现象、互感现象及其应 用。 理解单相变压器的组成及电压变 换、电流变换和阻抗变换的关系。,能力目标 会识别常用电容器、电感器，能使用万用表判断电容器和电感器的质量。 理解电磁学三大现象的本质，学会分析常见的电磁现象。 理解同名端的概念，学会判别变压器绕组的同名端。,任务一 电容器,电容是表征电容器特性最重要
2、的物理量，也是电容器的简称。,任务目标 了解电容器的选用及连接方法。 认识常用的电容器，学会使用万用表检测电容器的性能。 理解电容的概念和决定平行板电容器大小的因素。,任务分析 电容器是一种储存电能的元件，在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源的退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合，也经常用于隔直、调谐回路、能量转换、控制电路等方面。,因此，学会识别电容器、测量电容器的性能是学生必备的基本技能。,一、电容器基本知识 1常用电容器,图2.1 纸质电容器,图2.2 常用电容器,充电后的电容器失去电荷的过程称为放电。,2电容的概念 对某一个电容器来说，电荷量与电压的比值是一个常数，称为电容器的
3、电容，用来表征电容器储存电荷的能力，用符号C表示。,3平行板电容器 平行板电容器是最常见的电容器，如图2.4所示。,图2.4 平行板电容器的结构,平行板电容器的电容可按下式计算：,二、电容器的选用及连接 1电容器的选用 （1）电容器的主要参数 （2）电容器的选用常识,2电容器的连接 （1）电容器的串联,图2.5 电容器串联总电容减小,（2）电容器的并联,图2.6 电容器并联总电容增大,Q = Q1 + Q2 + Q3 =（C1 + C2 + C3）U C = C1 + C2+ C3,三、电容器的充电和放电 1电容器的充电 2电容器的放电,任务二 电磁感应,任务目标 理解磁场及其基本物理量。 掌
4、握磁场对电流的作用力和左手定则。 掌握电磁感应定律、楞次定律和右手定则。,任务分析 磁场及磁感线知识学生在初中物理课有所接触，在此做简单的回顾；磁场常用物理量的相关知识比较抽象，学生是初次接触，可通过类比帮助学生理解，利用多媒体教学将抽象的概念具体化、生动化。,掌握磁场对电流的作用力和电磁感应现象的分析对专业课的学习非常有益，可利用演示实验和动画模拟加以辅助，增强学生的视觉感受，从而降低其理论难度。,一、磁场 1磁场与磁感线 通常引用磁感线来直观地描述磁场，蹄形磁铁的磁感线如图2.11所示。,图2.10 人造磁体,磁感线是互不相交的闭合曲线；磁感线上任意一点的切线方向即为该点磁场的方向，在磁体
5、外部由N极指向S极，在磁体的内部由S极指向N极；磁感线越密集的地方表示磁场越强，磁感线越稀疏的地方表示磁场越弱，磁感线平行疏密均匀的地方，各点磁场强弱也相同。,图2.11 蹄形磁铁的磁感线,2电流的磁场 把一个小磁针放在通电导线旁，小磁针会转动，如图2.12所示。,图2.12 小磁针放在通电导线下方，小磁针动,在铁钉上绕上漆包线，通上电流后，铁钉能吸住小铁钉，如图2.13所示。 这些都说明，不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。,图2.13 接通电源，铁钉成了磁铁,电流产生的磁场方向可用右手螺旋定则（也称安培定则）来判断。 （1）直线电流产生的磁场 （2）环形电流产生
6、的磁场,二、磁场的主要物理量 （1）磁感应强度 在磁场中，垂直于磁场方向的通电导线，所受电磁力F与电流I和导线长度L的乘积IL的比值称为该处的磁感应强度，用B表示，即,（2）磁通 设在磁感应强度为B的均匀磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，面积为S，我们把B与S的乘积定义为穿过这个面积的磁通量，简称磁通。 用表示磁通，则有 = BS,（3）磁导率 磁导率是表示物质导磁性能的物理量，用字母表示，单位为亨/米（H/m）。,（4）磁场强度 磁感应强度与媒介质的磁导率有关，而铁磁物质的磁导率不是常数，这就使磁场的计算比较复杂，为了使计算简便，引入磁场强度这一物理量。,该点的磁感应强度B与媒介质磁导率的
7、比值即为磁场中某点的磁场强度，用H表示，即,三、磁场对电流的作用 当交换磁极位置或改接电源极性改变导体中电流方向时，导体的受力方向都随之改变。 电磁力的方向可用左手定则来判断。 如图2.17所示,图2.17 左手定则,把一段通电导线放入磁场中，当电流方向与磁场方向垂直时，电流所受的电磁力最大。 电磁力的计算式为 F = BIl,当电流方向与磁场方向不垂直，而是有一个夹角: F = BIlsin 如图2.18所示 。,图2.18 电流方向与磁场方向有一夹角,四、电磁感应现象 把利用磁场产生电流的现象称之为电磁感应现象。,1直导体切割磁感线的电磁感应现象 直导线切割磁感线产生的感应电动势的大小可用
8、如下公式计算： e = Blvsin,感应电动势的方向可用右手定则判 断。 如图2.21所示，平伸右手，大拇指与其余四指垂直，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指所指的方向就是感应电动势的方向。,图2.20 直导体切割磁感线运动实验,图2.21 右手定则,2电磁感应定律和楞次定律 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就会产生感应电动势和感应电流，感应电动势的大小与穿过闭合电路的磁通量的变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律。,用公式表示为,式中，/t为穿过线圈的磁通量的变化率，单位Wb/s；N为线圈的匝数。,任务三 电感器,任务目标 理解自感现象的本质和电感的 定义。
9、掌握自感电动势的计算。 认识常用的电感器，学会用万用表进行电感器的初步检测。,任务分析 自感现象是一种特殊的电磁感应现象，是电感线圈对自身电流变化的一种反应。 理解自感现象产生的本质是建立电感概念的基础。,电感器是一种储存电能的元件，在电路中用于控制电压、电流的大小，是电路连接中应用最广泛的元器件，因此，认识常用的电感器，学会用万用表检测电感器质量是学生必备的基本技能。,一、自感现象与电感 1自感现象 由于流过线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象称为自感现象，简称自感。,自感系数简称电感，用L表示，它在数值上等于一个线圈中通过单位电流所产生的自感磁通，即,线圈的电感是由线圈本身的特性决定
10、的。 线圈越长，单位长度上的匝数越多，截面积越大，电感就越大。,空心线圈当其结构一定时，其电感近似为常数。 有铁心的线圈，其电感不是一个常数，要比空心线圈的电感大得多。,自感现象是电磁感应现象的一种特殊情况，它必然遵从法拉第电磁感应定律。 将N = LI，代入 ，可得 自感电动势的计算式为,3常用电感器 常用电感器的外形及图形符号如图2.25所示。,图2.25 常用电感器的外形及图形符号,二、电感器的参数 电感器的参数主要有两个，即电感量和品质因数，一般都直接标注在电感器上。,任务四 磁路,任务目标 了解铁磁物质的磁性能及其在设备中的应用。 理解磁路及相关物理量的含义。 了解充磁和消磁的方法。
11、,任务分析 铁磁性材料在生活和生产中应用非常广泛，在专业课学习中主要用于建构利用电磁学原理工作设备的磁路，因此，了解铁磁性材料的知识、磁路的相关内容，是学生今后分析变压器、电动机等设备原理的基础。,一、铁磁物质 1铁磁性物质的磁化 使原来没有磁性的物质具有磁性的过程称为磁化。,2充磁与消磁 在实际应用中，通常利用电流产生的磁场来使铁磁物质磁化。 当一个线圈的结构、形状、匝数都已确定时，铁磁物质的B随H变化的规律可用BH曲线来表示，称为磁化曲线。,图2.29 磁化实验与磁化曲线,3磁滞及涡流损耗 涡流是感应电流的一种，当线圈通以交流电流时，就会产生交变的磁场，处在该交变磁场中的铁心会产生感应电流
12、，它围绕磁感线成旋涡状流动，故称涡流，,4铁磁性材料的分类 不同的铁磁材料具有不同的磁滞回线，它们的用途也不相同，一般可分为3类，如表2.1所示。,二、磁路的主要物理量 1磁路 磁通（磁感线）集中经过的闭合路径称为磁路。,图2.32 几种电气设备的磁路,2主磁通和漏磁通 主磁通m通过铁心构成回路，若铁心中存在空气隙，磁路对磁通的阻碍作用会增大很多。 通过周围的空气构成回路的少量磁通o称为漏磁通,3磁阻及其影响因素 磁路中的磁阻的大小与磁路的长度l成正比，与磁路的横截面积S成反比，并与磁路组成材料的磁导率有关，其公式为,任务五 互感,任务目标 了解互感现象的本质及其在电气设备中的应用。 掌握互感
13、线圈同名端的标注及判断方法。 了解单相变压器的结构及变压、变流和阻抗变换关系。,任务分析 互感在电气设备中应用非常广泛，了解互感现象、铁磁性材料的知识、磁路的相关内容，是学生今后分析变压器、电动机等设备原理的基础。,一、互感现象 由一个线圈中的电流发生变化而在另一个线圈中产生电磁感应的现象称为互感现象，简称互感。 按电磁感应定律，感应电动势的公式为,二、互感线圈的同名端 1同名端的定义及表示 在电路图中，变压器绕组的同名端常用黑点“”或星号“*”表示，如图2.35所示，,图2.35 同名端标记,2判断互感线圈同名端的方法 为了测定没有标记的两个绕组的同名端，常用的方法有交流法和直流法。 （1）交流法。 （2）直流法。,图2.36 互感线圈同名端的测定,三、单相变压器 1变压器的结构 变压器的铁心一般分为心式和壳式两大类，其结构和图形符号如图2.39所示。,图2.39 变压器的结构和图形符号,2变压器的变电压、变电流作用,图2.40 变压器空载运行原理图,图2.41 为变压器负载运行原理图,3变压器的阻抗变换作用 设 为变压器一次绕组输入阻抗， 为二次绕组负载阻抗，则有,
