電容的安裝與調(diào)式

電容的安裝與調(diào)式第1頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月在國際單位制中，力的單位是牛頓（N）(簡稱牛)，電量的單位是庫侖（C）（簡稱庫），因而電場強度的單位是牛/庫（N/C）。電場強度不僅有大小，還有方向。在電場中，正電荷的受力方向與電場強度的方向相同，負(fù)電荷受力方向與電場強度的方向相反。電場分為兩種：一種是靜電場，另外一種是感應(yīng)電場。靜電場是由靜止電荷激發(fā)的電場。感應(yīng)電場是由變化的磁場激發(fā)的電場。第2頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月電場的分布可以用電力線來形象地描述。靜電場的電力線起源于正電荷，終止于負(fù)電荷，或從無窮遠(yuǎn)處到無窮遠(yuǎn)處。圖3-1中給出幾種常見的電力線分布。需要提醒大家的是：（1）電力線是人們用來形象的描述電場分布的一簇曲線，它是假想的；（2）電力線不是閉合的曲線；（3）電力線上每一點的切線方向跟該點的電場強度方向一致；（4）電力線越密的地方，電場越強，電力線越疏的地方，電場越弱；（5）電力線在空間是不相交的。第3頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)電容一、電容器和電容兩個任意形狀、彼此絕緣而又互相靠近的導(dǎo)體，在周圍沒有其他導(dǎo)體或帶電體時，它們就組成了一個電容器，每一個導(dǎo)體就是該電容器的一個極板，兩個導(dǎo)體之間的絕緣物質(zhì)叫做電介質(zhì)。電容器的基本特征是儲存電荷，所以它具有儲存電場能量的功能。電容器在電力系統(tǒng)中是提高功率因數(shù)的重要器件；在電子電路中是獲得振蕩、濾波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。電容器在電路模型中的符號如圖3-2所示。（a）電容器（b）可變電容器圖3-2電容器的電路符號第5頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月電容器貯存電場能量的大小用電容容量表征，簡稱電容。對于圖3-3中的電路，當(dāng)開關(guān)合上時，在電場力的作用下，直流電源負(fù)極上自由電子向電容器的負(fù)極板移動，使負(fù)極板帶上負(fù)電荷。同樣，電容器的正極板上也將帶有等量的正電荷。電源電壓越高，電容器極板上的電荷越多。當(dāng)電容器兩極板間的電壓與電源電壓相等時，電荷不再移動，此時電容器兩極板上存儲的電荷將形成一個電場。假設(shè)電容器極板上存儲的電荷為q，電源電壓為U，則電容器電容C的計算公式為：C=q/U（3-2）第6頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月實際上，一般電容器的電容是由本身的性質(zhì)決定的，因而電容器極板上的電荷與外加電壓之比是常數(shù)C，也就是說電容器上的電荷與外加電壓成正比，這樣的電容叫做線性電容。在國際單位制中，電量的單位是庫侖（C），電壓的單位是伏特（V），電容的單位是法拉（F）（簡稱法），那么：1法拉（F）=1庫侖（C）/1伏特（V）第7頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

這意味著當(dāng)電容器兩極板間加1V的電壓時，如果極板上存儲的電荷為1C，則電容器的電容為1F。在實際使用中，電容通常較小，常用微法（μF）、皮法（pF）、納法（nF）作單位，它們與法拉的換算關(guān)系是：1F=106μF=109nF=1012pF在真空中，大地具有較大的電荷存儲能力，其可以作為電容器的一個極板，而任何一個孤立的導(dǎo)體，其本身也可以看作是一個極板，這樣便構(gòu)成了一個電容器。如果以大地為零電位參考點，導(dǎo)體的電位為U，那么這類極板的電容的計算公式為：C=q/U另外，如果電容器兩極板上分別帶有等量異種電荷＋q和－q，它們的電位分別為U1和U2，則電容器的電容的計算公式為：C=q/U1-U2第8頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電容器的充放電使電容器帶電的過程被稱為電容器的充電。充電使電容器極板帶等量異種電荷。在圖3-3中，開關(guān)合上，電容器與電源相連，可以使電容器兩個極板上帶有異種電荷。因此，電容器實際上是用來存儲電荷的儀器，通過給電容器充電，可以讓電容器存儲一定的電荷。電容器帶電后，兩極板間便存在電場。電場所具有的能量的計算公式為：W=1/2qU=1/2CU2（3-3）第9頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月使電容器失去電量的過程被稱為電容器的放電。在某些情況下，使用電容器之前應(yīng)先為電容器放電。簡單的放電方法是用一根導(dǎo)線直接連在電容器的兩端。電容器和電阻器都是電路中的基本元器件，但它們在電路中所起的作用不同。電阻器消耗電能，把電能轉(zhuǎn)化成熱能；理想的電容器則把電能存儲起來，不消耗電能。當(dāng)然，實際的電容器由于介質(zhì)漏電及其他原因，也消耗一些電能。第10頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月三、平行板電容器平行板電容器是電容器中具有代表性的一種，它主要是由相互平行的相隔很近的金屬板構(gòu)成。這兩塊金屬板就是電容器的兩個極板。如果不考慮極板邊緣上的電場畸變，那么極板間的電場可以認(rèn)為是均勻的，這樣就為我們解決問題提供了方便。利用電源使平行板帶有一定量的電荷，用靜電計來測量兩極板的電壓，對下列3種情況做實驗：（1）只改變極板間的距離；（2）只改變極板間的正對面積；（3）在極板間插入不同的電介質(zhì)，其他條件不變。第11頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗結(jié)果表明：（1）極板間距離越大時，靜電計指出的電壓越小，由于電容器的電容與電壓成反比，因而此時電容減小；（2）極板間的正對面積越大時，靜電計指出的電壓越大，此時的電容也減小；（3）當(dāng)插入極板間的電介質(zhì)的性質(zhì)不同時，靜電計指出的電壓也不同，說明電容也不同，介質(zhì)的ε越大，電壓越小，電容越大。根據(jù)實驗結(jié)果和理論推導(dǎo)可知，平行板電容器的電容與極板間的距離成反比，與極板間的正對面積成正比，與電介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，即：C=εS/d（3-4）式中，S表示兩極板間的正對面積，單位是m2；d表示兩極板間的距離，單位是m；ε表示電介質(zhì)的介電常數(shù)，單位是F/m。第12頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)電容器的連接在實際應(yīng)用中，常會遇到手頭現(xiàn)有的電容器不適合我們的需要，例如，電容的大小不適用，或者是打算加在電容器上的電壓超過了電容器的耐壓程度等，這時可以把現(xiàn)有的電容器適當(dāng)?shù)剡B接起來使用。當(dāng)幾只電容器互相連接后，它們所容納的電荷與兩端的電壓之比，稱為電容器組的等值電容，或稱為總電容。本節(jié)主要介紹電容器的兩種基本的連接方式：串聯(lián)和并聯(lián)。第13頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月假設(shè)有n只電容器，電容分別為C1,C2,…,Cn，串聯(lián)的方法如圖3-4所示。每一只電容器的每一極板都只和另一只電容器的一個極板相連接。把電源接到這個組合體兩端的兩個極板上進(jìn)行充電，使兩端的極板上分別帶異種電荷+q和-q。由于靜電感應(yīng)，每個電容器的兩極板上亦分別感應(yīng)出等量異種電荷+q和-q，如圖3-4所示。圖3-4電容器的串聯(lián)第14頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月假設(shè)電路上A,B,…，E各點的電位分別為UA,UB,…,UE（假定無窮遠(yuǎn)處為零電位參考點），由于電容器的電容不受外界影響，串聯(lián)后每一只電容器的電容都和其單獨存在時一樣，所以單獨考慮圖3-4中的各只電容器時，有如下的關(guān)系：UA-UB=q/C1UB-UC=q/C2……UD-UE=q/Cn上面各式相加，可得：UA-UE=q(1/C1+1/C2+…+1/Cn第15頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月如果把這一個電容器組當(dāng)作為一個整體來看，它所存儲的電荷只是兩端極板上的電荷q，這兩端極板的電位差是UA-UE，所以這一組合的等值電容C為：C=q/UA-UE=1/(1/C1+1/C2+…1/Cn)即：1/C=1/C1+1/C2+…1/Cn（3-5）串聯(lián)電容器組的等值電容的倒數(shù)，等于各個電容器電容的倒數(shù)之和。電容器串聯(lián)后，使總電容變小，但每個電容器兩極板間的電位差比所加的總電壓小，因此電容器的耐壓程度增加。這是電容器串聯(lián)的優(yōu)點。第16頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電容器的并聯(lián)電容器的并聯(lián)方法如圖3-5所示。圖3-5電容器的并聯(lián)各個電容器的一塊極板都連接在同一點A上，另一塊極板都連接在另一點B上。接上電源后，每一只電容器兩極板的電壓都等于A、B兩點間的電勢差UA-UB，各個電容器極板上的電荷分別為q1,q2,…,qn。對各個電容器來說，有：C1=q1/UA-UBC2=q2/UA-UB……Cn=qn/UA-UB第17頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月把所有電容器的組合看成一個整體，其存儲的總電荷為：q=q1+q2+…qn其兩端的電壓為UA-UB，因此這一組合的等值電容C為：C=q/U=q1+q2+…+qn/UA-UB即：C=C1+C2+…+Cn

（3-6）并聯(lián)電容器組的等值電容是各個電容器電容的總和。這樣，總的電容量增加了，但是每只電容器兩極板間的電壓和單獨使用時一樣，因而耐壓程度并沒有因并聯(lián)而改變。第18頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月

第四節(jié)磁場一、磁現(xiàn)象和磁場的主要物理量1.磁現(xiàn)象磁鐵不與鐵釘接觸，就能把鐵釘吸起來；通有電流的導(dǎo)線可使其周圍的磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這表明磁鐵或通電導(dǎo)線周圍存在一種物質(zhì)，它是傳遞磁力的媒介，這種物質(zhì)就是磁場。磁場雖然不能直接感受到，但各種物理現(xiàn)象和實驗證明，磁場是客觀存在的。把磁鐵水平懸掛讓其自由轉(zhuǎn)動，靜止時磁鐵的兩極會分別指向地球的南極和北極方向，于是，我們把磁鐵的兩極稱為南極（指向地球南極方向的磁極）和北極（指向地球北極方向的磁極）。南極常用S表示，北極常用N表示。極性相同的磁極相互排斥，極性相反的磁極相互吸引。磁場的基本性質(zhì)是對處在其里面的磁極或電流有磁場力的作用，這和電場有相似的地方。無論是電場力，還是磁場力，它們都不是物體之間直接接觸產(chǎn)生的，而是通過“場”這種特殊的物質(zhì)而產(chǎn)生的。第19頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.磁力線對于磁力線，其有如下的特點：（1）磁力線不是真實存在的曲線，是為了形象地描述磁場所假想的；（2）磁力線是閉合的，在磁鐵外部從N極出發(fā)再回到S極，在磁鐵內(nèi)部又由S極指向N極；（3）磁力線上每一點的切線方向跟該點的磁場強度方向一致；（4）磁力線越密的地方，磁場越強，磁力線越疏的地方，磁場越弱；（5）磁力線在空間是不相交的。第20頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.磁感應(yīng)強度在生活中我們發(fā)現(xiàn)，大的磁鐵往往可以吸引很重的鐵磁性物體，而小的磁鐵則不能；通電導(dǎo)線中的電流越大時，它產(chǎn)生的磁場作用力也越大。這些表明磁場不僅有方向，還有大小（也說成強弱）。磁場的大小和方向通常利用磁感應(yīng)強度來描述。讓通電導(dǎo)線與所在處磁場垂直，改變通電導(dǎo)線的電流強度和導(dǎo)線長度，測量導(dǎo)線的受力情況。實驗結(jié)果表明，導(dǎo)線所受磁場力大小與導(dǎo)線長度、電流強度等有關(guān)。磁感應(yīng)強度B定義為，在磁場中垂直于磁場方向的通電導(dǎo)線所受的磁場力F跟電流強度I和導(dǎo)線長度l的乘積Il的比值，即：B=F/Il（3-7）磁感應(yīng)強度的方向即為該處磁場的方向。第21頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月在國際單位制中，磁感應(yīng)強度的單位是特斯拉（T）。在磁場中，如果長為1m、通電電流強度為1A的直導(dǎo)線所受的磁場力為1N，則此處的磁感應(yīng)強度為1T，即：1特斯拉=1牛頓1安培·1米對于磁場內(nèi)的某一區(qū)域里，如果磁感應(yīng)強度的大小和方向都相同，這個區(qū)域就叫勻強磁場。靜止的電荷只產(chǎn)生電場不產(chǎn)生磁場。磁場是由運動的電荷產(chǎn)生的，磁場又會對運動的電荷產(chǎn)生磁力作用。磁場也是物質(zhì)存在的一種形式。第22頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月4.磁通磁感應(yīng)強度只是描述磁場中各點性質(zhì)的物理量，要想描述磁場中某一個面上的磁場強弱，還需要引入一個新的物理量，即磁通量。在磁場中，磁感應(yīng)強度和與它垂直方向的某一橫截面的乘積被稱為是磁通量，簡稱磁通。在圖3-7所示的勻強磁場中，如果磁感應(yīng)強度為B，通過垂直于B的方向的橫截面S的磁通量的計算公式為：

φ=B·S（3-8）

圖3-7通過某一截面的勻強磁場第23頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月在國際單位制中，磁通量的單位是韋伯（Wb）（簡稱韋）。在磁感應(yīng)強度為1T的勻強磁場中，通過跟磁場方向垂直的面積為1m2的截面的磁通量為1Wb，即：1韋伯=1特斯拉·1平方米由此我們可以看出，磁感應(yīng)強度還可以看成是通過單位面積的磁通。與密度的概念相類比，磁感應(yīng)強度也可稱為是磁通密度，有：1特斯拉=1韋伯/1平方米式（3-8）只適用于勻強磁場。圖3-7中，當(dāng)B的方向變?yōu)锽1時，即B1的方向與S的法線方向存在一定的夾角α，則通過S的磁通量為：

Ф=B·S·cosα（3-9）第24頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月6.磁場強度在任何磁介質(zhì)中，磁場中某點的磁感應(yīng)強度B與同一點的磁導(dǎo)率μ的比值稱為該點的磁場強度H，即：H=B/μ（3-10）在國際單位制中，磁場強度的單位是安培/米（A/m）（簡稱安/米）。盡管磁場強度和磁感應(yīng)強度的名稱比較相似，但物理意義卻相差很大。磁場強度是為了不考慮磁路（磁通通過的路徑）中媒介質(zhì)的影響，專門討論外加磁場對磁路中磁場強弱的影響而引入的物理量。反映磁場強弱的基本物理量仍然是磁感應(yīng)強度。第25頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電流的磁場通電導(dǎo)線周圍的磁場分布可以利用安培定則判斷。下面結(jié)合幾種常見的通電導(dǎo)線來介紹安培定則。（1）通電直導(dǎo)線周圍的磁場如果利用磁力線描述，則它是一組以導(dǎo)線上各點為圓心的同心圓，這些同心圓都在與導(dǎo)線垂直的平面上，如圖3-8所示。如果用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是磁力線的環(huán)繞方向。這便是判斷通電直導(dǎo)線與其磁力線方向之間關(guān)系的安培定則，也稱右手螺旋法則。安培定則是用來判斷磁場方向的法則。圖3-8通電直導(dǎo)線周圍的磁場分布×表示電流的方向垂直紙面向里，·表示電流的方向垂直紙面向外第26頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）通電環(huán)形導(dǎo)線的磁力線是一組圍繞環(huán)形導(dǎo)線的閉合曲線，如圖3-9所示。在環(huán)形導(dǎo)線的中心軸線上，磁力線和環(huán)形導(dǎo)線的平面垂直。環(huán)形電流的方向跟它的磁力線方向之間的關(guān)系，也可以用安培定則來判斷：用右手握住導(dǎo)線，讓伸直的大拇指所指的方向跟電流的方向一致，那么彎曲的四指所指的方向就是磁力線的環(huán)繞方向。

圖3-9通電環(huán)形導(dǎo)線周圍的磁場分布第27頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）螺線管通電以后表現(xiàn)出來的磁性，很像一根條形磁鐵，一端相當(dāng)于N極，另一端相當(dāng)于S極，改變電流方向，它的兩極則互換。通電螺線管外部的磁力線和條形磁鐵外部的磁力線相似，也是從N極出來，進(jìn)入S極的。通電螺線管內(nèi)部具有磁場，內(nèi)部的磁力線跟螺線管的軸線平行，方向由S極指向N極，并和外部的磁力線連接，形成一些閉合曲線，如圖3-10所示。通電螺線管的電流方向跟它的磁力線方向之間的關(guān)系，也可以用安培定則來判斷：用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部磁力線的方向，也就是說，大拇指指向通向螺線管的N極。

圖3-10通電螺線管周圍的磁場分布第28頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月三、磁場對電流的作用1.磁場對通電直導(dǎo)線的作用如圖3-11所示，通有電流的直導(dǎo)線MN位于均勻磁場中，并與磁場的方向垂直。這里磁場的方向利用“×”表示，即與紙面垂直，并朝向紙里面。實驗表明，MN將受到安培力的作用，從而向上運動。該力F的大小與直導(dǎo)線的長度l、電流強度I以及該處的磁感應(yīng)強度有關(guān)，即：F=BIl（3-11）圖3-11通電直導(dǎo)線在磁場中的受力第29頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月事實上，磁感應(yīng)強度的定義式便來自于此。這里需要注意，只有位于磁場中的導(dǎo)線部分才受到磁場的作用力，位于磁場外面的導(dǎo)線部分不受磁場的作用力。如果將通電直導(dǎo)線與磁場的方向平行放置，那么導(dǎo)線將不受力，如圖3-12所示。如果通電直導(dǎo)線的位置與磁場的方向有一定的夾角α，如圖3-13所示，那么它所受到的作用力將變?yōu)椋篎=BIlsinα（3-12）

圖3-12通電直導(dǎo)線與磁場的方向平行圖3-13通電直導(dǎo)線與磁場有一定的夾角第30頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月這說明只有與導(dǎo)線垂直的磁場部分，即Bsinα對導(dǎo)線有力的作用，而與導(dǎo)線平行的磁場部分，即Bcosα對導(dǎo)線不產(chǎn)生力的作用。通電導(dǎo)線在磁場中受力的方向可以利用左手定則判斷。左手定則的內(nèi)容是：伸平左手，大拇指和四指垂直，讓磁力線垂直穿過掌心，四指指向?qū)Ь€中電流的方向，大拇指的指向便是導(dǎo)線的受力方向。根據(jù)左手定則可知，通電導(dǎo)線的電流方向、磁力線的方向、導(dǎo)線的受力方向三者是相互垂直的。磁場對通電的矩形線圈同樣有作用力，直流電壓表、電流表和直流電動機等都是應(yīng)用這種原理制成的，具體的分析方法與通電直導(dǎo)線的類似。第31頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)電磁感應(yīng)一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象如圖3-14所示，在磁鐵插入或拔出線圈的過程中（穿過線圈的磁通發(fā)生變化），在導(dǎo)體切割磁力線時，檢流計的指針都發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。這說明有電動勢和電流產(chǎn)生。我們把利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)，產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流，產(chǎn)生的電動勢叫做感應(yīng)電動勢。穿過線圈的磁通發(fā)生變化或?qū)Ь€切割磁力線，這些是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的條件。電路中有感應(yīng)電動勢，不一定會有感應(yīng)電流。產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況有：（1）當(dāng)閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里做切割磁力線的運動時，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流；（2）當(dāng)磁體相對靜止的閉合電路運動時，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流；（3）當(dāng)磁體和閉合電路都保持靜止，而使穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變時，電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。第32頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月圖3-14電磁感應(yīng)實際上，上述（1）、（2）兩種情況也可歸結(jié)為穿過閉合電路的磁通量發(fā)生改變時電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。所以，不論采用什么方法，只要穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就有電流產(chǎn)生。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的電能不是憑空產(chǎn)生的，它們或者是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，或者是電能在不同電路中的轉(zhuǎn)移，電磁感應(yīng)現(xiàn)象仍遵循能量守恒定律。第33頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月下面分析通電直導(dǎo)線在勻強磁場中切割磁力線時產(chǎn)生的電動勢。如圖3-15所示，導(dǎo)線cd與磁力線垂直，令其沿著垂直于磁力線的方向做勻速直線運動。導(dǎo)線由cd的位置運動到c′d′時，其感應(yīng)電動勢e=ΔФ/Δt=Ф2-Ф1/Δt。由于Ф1=Blx1，Ф2=Blx2，所以：e=Blx2-Blx1/Δt=Blx2-x1/Δt圖3-15導(dǎo)線切割磁力線第34頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月由于導(dǎo)線做勻速直線運動，x2-x1/Δt便是其運動的速度v。因此，在磁場的方向與導(dǎo)線及其運動的方向相互垂直時，導(dǎo)線中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為：e=Blv（3-14）如果導(dǎo)線的運動方向與磁場的方向并不垂直，而是有一定的夾角，此時導(dǎo)線中的感應(yīng)電動勢的大小為：e=Blvsinα（3-15）這時可以通過將導(dǎo)線運動的速度分成兩個分量，即與磁場方向垂直的分量以及與磁場方向平行的分量來進(jìn)行分析。注意，與磁場方向垂直的分量產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，而與磁場方向平行的分量并不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律只能確定感應(yīng)電動勢的大小，而感應(yīng)電動勢的方向要用楞次定律來確定。第35頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月三、感應(yīng)電流的方向及楞次定律感應(yīng)電動勢在電路中的作用與電源相同，其方向與電源電動勢的方向相同，即由負(fù)極指向正極。1.右手定則右手定則常用來確定導(dǎo)體切割磁力線運動時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方向。如圖3-16所示，伸平右手，讓四指與大拇指垂直，磁力線從手心穿過，大拇指指向?qū)w切割磁力線運動的方向，四指所指的方向即為導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向。圖3-16右手定則第36頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月需要注意的是，電動勢的方向是由負(fù)極指向正極的，如果導(dǎo)體通過導(dǎo)線與電路連接，導(dǎo)體中的感應(yīng)電流的方向是由負(fù)極流向正極。這時的導(dǎo)體相當(dāng)于一個電源，因此，可先假定電路是閉合的，利用右手判斷電路中感應(yīng)電流的方向，再根據(jù)電源內(nèi)部電流的方向由負(fù)極流向正極的方法來確定感應(yīng)電動勢的方向。第37頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢的方向感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的變化，這就是楞次定律。電流周圍存在磁場，感應(yīng)電流周圍同樣存在磁場。感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的變化。也就是說，當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁場減弱時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相同；當(dāng)引起感應(yīng)電流的磁場增強時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向與引起感應(yīng)電流的磁場方向相反。用楞次定律判斷感應(yīng)電動勢的方法和步驟是：（1）先確定引起感應(yīng)電流的磁場方向和強弱怎樣變化；（2）根據(jù)楞次定律,確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向；（3）用右手定則判斷感應(yīng)電流的方向；（4）根據(jù)在導(dǎo)體或線圈中,感應(yīng)電流是由負(fù)極流向正極的原則確定感應(yīng)電動勢的方向。第38頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第六節(jié)電感一、電感器電感器是一種儲能元件，它能把電能轉(zhuǎn)換為磁場能。電感器是無線電設(shè)備中的重要元件之一，它與電阻、電容、晶體二極管、晶體三極管等電子器件進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐浜希蓸?gòu)成各種功能的電子線路。由于電感器一般由線圈構(gòu)成，所以又稱為電感線圈。電感線圈是把導(dǎo)線（漆包線、紗包或裸導(dǎo)線）一圈靠一圈（導(dǎo)線間彼此互相絕緣）地繞在絕緣管（絕緣體、鐵芯或磁芯）上制成的。電感器的種類很多，按電感形式可分為固定電感和可變電感；按導(dǎo)磁體性質(zhì)可分為空芯線圈、鐵氧體線圈、鐵芯線圈、銅芯線圈；按工作性質(zhì)可分為天線線圈、振蕩線圈、扼流線圈、陷波線圈、偏轉(zhuǎn)線圈；按繞線結(jié)構(gòu)可分單層線圈、多層線圈、蜂房式線圈；按工作頻率可分為高頻線圈、低頻線圈；按結(jié)構(gòu)特點分為磁芯線圈、可變電感線圈、色碼電感線圈、無磁芯線圈等。第39頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種常見的電感線圈如圖3-18所示。(a)單層空心線圈(b)多層空心線圈(c)扼流線圈(d)鐵氧體電感線圈(e)日光燈鎮(zhèn)流器圖3-18幾種常見的電感線圈電感器在電路模型中的符號如圖3-19所示。(a)空心電感線圈(b)鐵芯電感線圈(c)實際電感線圈圖3-19電感器的電路符號第40頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電感當(dāng)一個線圈通有電流時，這個電流產(chǎn)生的磁場使每匝線圈具有的磁通稱為自感磁通，N匝線圈具有的磁通稱為自感磁鏈。我們把線圈中通過單位電流所產(chǎn)生的自感磁鏈稱為自感系數(shù)，簡稱電感，即：L=ψ/I=NФ/I（3-16）式中，L為線圈的電感量，I為通過線圈的電流，為由I產(chǎn)生的自感磁通，ψ為自感磁鏈，ψ=N。在國際單位制中，電感的單位是亨利（H）（簡稱為亨）。在電子技術(shù)中，電感的單位還常使用毫亨（mH）和微亨（μH），它們之間的換算關(guān)系是：1H=103mH=106μH電感反映了不同線圈產(chǎn)生自感磁鏈的能力。同一電流通過結(jié)構(gòu)不同的線圈時，線圈內(nèi)產(chǎn)生的自感磁鏈也不相同。第41頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月1.空心線圈的電感繞在非鐵磁性材料做成的骨架上的線圈叫做空心電感線圈?？招木€圈附近只要不存在鐵磁性材料，其電感便是一個常數(shù)。該常數(shù)與電流的大小無關(guān)，只由線圈本身的性質(zhì)決定，即只決定于線圈截面積的大小、幾何形狀與匝數(shù)多少。我們稱這種電感為線性電感，其特性如圖3-20所示。圖3-20空心線圈的ψ-I曲線第42頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月2.鐵芯線圈的電感在空心電感線圈內(nèi)放置鐵磁性材料制成的鐵芯，這種線圈叫做鐵芯電感線圈。通過鐵芯電感線圈的電流和磁鏈不呈正比例關(guān)系，即ψ/I不是常數(shù)。由于對于一個確定的電感線圈，磁場強度H與通過的電流I成正比，磁感應(yīng)強度B與線圈的磁通鏈成正比，因而ψ與I的曲線和B與H的曲線形狀相同，如圖3-21所示。

圖3-21鐵芯線圈的ψ-I曲線第43頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月從圖3-21中可以看出，電感的大小隨電流的變化而變化，這種電感叫做非線性電感。有時為了增大電感，常常在線圈中放置鐵芯或磁芯，使單位電流產(chǎn)生的磁鏈增大，從而達(dá)到增加電感的目的。例如收音機中的中周（即中頻變壓器），就是通過在線圈中放置磁芯來獲得較大電感的。第44頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月3.環(huán)形螺旋線圈的電感假定環(huán)形螺旋線圈均勻地繞在磁導(dǎo)率為μ的某種材料做成的圓環(huán)上，線圈的匝數(shù)為N，圓環(huán)的平均周長為l。這種線圈的磁通可近似認(rèn)為集中在線圈內(nèi)部，而且磁通在圓環(huán)截面S上均勻分布。當(dāng)線圈內(nèi)通過電流I時，線圈內(nèi)的磁感應(yīng)強度的計算公式為：B=μNI/l磁通為：Ф=BS=μNIS/l第45頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)電感與磁鏈的關(guān)系Nφ=LI，可知：L=μN2S/l（3-17）由此可見，螺旋線圈的電感與線圈的尺寸（線圈的平均周長和線圈的截面積）、線圈的匝數(shù)和線圈環(huán)繞的材料的磁特性等有關(guān)，與線圈中通過的電流的大小無關(guān)。這與電容器比較相似，電容器的電容也是由本身的特性決定的，與外加的電壓和它所存儲的電荷等無關(guān)。

第46頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月三、磁場的能量我們知道，電容器上存儲的電荷越多，電容器的電容越大，電容器中的電場能量也越大。電感線圈作為另一類儲能元件，其中存儲的磁場能量與電容器中存儲的電場能量有相似的特點，即當(dāng)線圈中的電流越強，線圈的電感越大時，線圈中的磁場能量也越大。磁場能量可以利用下面的公式計算：

WL=1/2LI2（3-18）式中，WL為磁場的能量，L為線圈的電感，I為線圈中的電流強度。第47頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月第七節(jié)自感現(xiàn)象和自感電動勢一、自感現(xiàn)象在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象叫做自感現(xiàn)象，簡稱自感。在自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢。在圖3-22所示電路中，把小燈泡A和帶鐵芯的線圈L并聯(lián)在直流電路里。當(dāng)開關(guān)合上使小燈泡發(fā)光后，再斷開開關(guān)，這時可以發(fā)現(xiàn)，在斷開開關(guān)的一瞬間，小燈泡突然發(fā)出很強的光，然后再熄滅。為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？

圖3-22自感現(xiàn)象第48頁，課件共54頁，創(chuàng)作于2023年2月這是由于線圈的自感造成的。在開關(guān)斷開的瞬間，通過線圈的電流突然減小，穿過線圈的磁通量也將很快減小，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在線圈中將感生出電動勢。盡管這時電源已不再給小燈泡供電，但是由于線圈與小燈泡構(gòu)成了閉合回路，線圈