《电工技术基础与技能》课件汇 赵争召第11-20讲 电源模型 - -电感器

提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第十一讲

电源模型目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识主要有：

①知道电源的作用；

②了解电源内部电阻。本节课学习的主要内容为：

①电压源模型；

②电流源模型；

③电压源与电流源之间的转化。本节课的重点是：电压源与电流源之间的转化学完本节课，同学们要能达到：

①理解这两种重要的电源模型

②熟练的进行两种电源模型的转化。这讲的内容是电源的模型，先来介绍几种电源：

这是干电池。

这个是发电机。

这个是光电池。

这个是电焊机。

这些在各自的应用电路中都是电源。什么是电源？

电源它就是在电路中向负载提供电能的装置。实际的电源的类型呢，有电压源和电流源两种。那么具体的电压源和电流源他们是怎么工作的呢？我们要来详细进行了解。电压源U+-电流源+-

1.定义：能为电路提供一定电压的电源U+-ErU+-2.实际电压源模型：I I+E-r3.输出电压大小为：U

E

Ir4.理想电压源模型：当r=0特别指出：实际中理想电压源是不存在的，它只是一种电压源的模型。为什么？U+-E+U+-E-

电流源1.定义：能为电路提供一定电流的电源2.实际电流源模型：I

S3.输出电流大小为：I

IS

I

04.理想电流源模型：

当r=∞

IrII

0I

S特别指出：实际中理想电流源是不存在的。为什么？U+-电压源与电流源的等效变换I+E-rIrI

0I

SEIS

rE

rI

S实际的电压源与电流源是可以实现等效变换的。等效变换关系式：关键点：理想情况下，电压源与电流源不能实现等效变换。适用于电压源等效变换成电流源，将内阻r由串联改为并联。E

rI

S适用于电流源等效变换成电压源，将内阻r由并联改为串联。EIS

r实践演练与应用拓展E

6V,r

2

例题精解：如图所示为一个实际的电压源模型，试将其转换成相应的电流源模型。ErAB应用拓展：通常运用电压源与电流源等效变换的方法可把多电源的复杂电路等效变换成简单电路，然后再进行求解。rI

SAB解：电流源的恒定电流：E62IS

r

=电流源的内阻：r= 2Ω恒定电流的方向为电动势的负极指向正极，即图中的A指向B；等效电流源如图所示

；已知=3Ω课堂小结

我们主要学习了三个方面的内容，

一、电压源模型；

二、电流源模型；

三、电压源与电流源之间的转化。同学在学习的时候，要着重理解这两种重要的电源模型，并熟练的进行转化，这对于之后的电路分析十分有帮助同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第十二讲

戴维宁与叠加定理目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①电路连接方式的各种计算；

②基尔霍夫定律与支路电流法。

③电源模型。本节课学习的主要内容为：

①戴维宁定理；

②叠加定理及其应用；本节课的重点是：电路化简与相关计算。学完本节课，同学们要能达到：

①正确描述戴维宁定理与叠加定理

②熟练的进行电路简化与相关计算什么是戴维宁定理？戴维宁定理：任何一个线性有源二端网络，对外电路而言，可以用一个电动势E0加内阻R

0相串联的电压源来代替。二端网络：电路也称为电网络或网络。任何一个具有两个端口与外电路相连的网络，称为二端网络。无源二端网络有源二端网络有源二端网络：二端网络内部含有电源的，称为有源二端网络；若内部不含电源的，称为无源二端网络。戴维宁定理

下面我以动画来演示一下，如图所示，是一个有源二端网络，它有两个电源E1、E2和两个电阻r1、r2组成，那么如果这时候我们用万用表测出AB两端点之间的开路电压，它的值就等于我们要求的E0的值。

那么R0又是怎么求呢？R0等于有源二端网络中所有电源都不起作用，则电压源短路，电流源开路，仅仅保留内阻时候网络两端的等效电阻Ra。同样，我也以动画来演示一下电压源短路，我们就把E1、E2分别用两根导线来代替。

也就是说，AB之间两端的等效电阻变成了R1与R2的并联。

那么如果这时候我们用万用表测的话，测出来的电阻为Rab，它的值就等于我们要求的R0的值，这就是E0与R0的计算方法。

那么有同学要问嘞。

我们为什么要学戴维宁定理呢？

我们来看下面的电路，这是一个复杂电路，如果让我们求通过R3的电流，I3为多少？我们可以运用戴维宁定律来求解，我们用一根线段把这个有源二端网络这个复杂电路分成两部分，左端一部分为有源二端网络，右端一部分为R3这个电阻，那么左端这个有源二端网络我们可以用一个电压源来代替，这样的话，这个复杂电路我们就可以简化成如右图所示的一个单回路的这样一个电路，则R0与R3串联，然后再与电动势E0串联。那么讲到这儿你应该明白了吧，我们学习戴维宁定理的目的是要把这个复杂电路转化成简单电路来进行求解。

现在让我们重新审视这个化简电路的办法，虽然能够化繁为简，但是，要具体计算电路中每一个元件的物理量仍然有难度，这就需要叠加定理来帮忙了。

那么，什么是叠加定理呢？

它是这样来描述的，由线性电阻和多个电源组成的线性电路中，任何一个支路中的电流或电压等于各个电源单独作用时，在此之路中所产生的电流或电压的代数和。

如下图所示，最左端一个是一个复杂电路，有E1、E2两个电源作用，那么根据叠加定理，我们可以把它分解成有E1单独作用时的电路和E2单独作用时的电路的叠加。

也就是说，运用叠加定理，实际上就是把一个复杂电路分解成几个简单电路来进行计算，然后把计算结果进行叠加。

那么，叠加定理的具体解题步骤是怎么样呢？

首先我们要在原电路当中标出各支路电流的参考方向，然后分别求出各电源单独作用时各支路电流的大小和实际方向，最后对各支路电流进行叠加，算出最后的结果。

那么我们当假设一个电源单独作用时候，一定要保持电路中的所有电阻不变，其余电源都不起作用。这将电压源用短路线代替，将电流源用开路代替。好，下面我们用具体的例子来加以说明UAB－I3=0解：1.求

E020R1

R2 10

10E1I

1

AE0=UAB=E2+IR2+I3R3=20+1×10+0=30V2.求R0R0=RAB=R1‖R2+R3=5+10=15ΩIR2【例1】如图所示电路中，已知

R1=

R2=

R3=10Ω,

E1=

E2=20V,求该有源二端网络的戴维宁等效电路。E2＋I为什么要学戴维宁定理？ABABI

3简单电路复杂电路

下面我们来小提示一下。对各支路电流进行叠加的时候，我们一定要注意电流的正负号。

当各电源单独作用时，支路电流的实际方向与原电路中参考方向一致的时候，电流值取正，反之取负。

那么也要注意的是，叠加定理只能用来求电压或电流，而不能用来求功率。

(一）戴维宁定理

戴维宁定理就是把一个有源二端网络，用一个E0与R0串联的电压源来代替。E0也就等于有源二端网络的开路电压，R0为有源二端网络当中所有电源不起作用的时候的等效电阻。（二）叠加定理

叠加定理，我们主要学习了两块内容，第一块就是什么是叠加定理，第二块是运用叠加定理如何来正确的进行解题。那么叠加定理我们都知道，实际上就是把一个复杂电路分解成几个简单电路来进行计算，然后把计算结果进行叠加。叠加定理解题的时候我们特别要注意：1.解题之前一定要先设定原电路当中各支路电流的参考方向2.叠加的时候一定要看各电源单独作用时候，各支路电流的方向与参考方向是否一致，如果一致，我们就取正，如果相反，我们就取负，这是我们千万要注意的。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第十三讲

电容器与电容目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①见过生活中的电容器；

②知道电容器的基本外形特点。本节课学习的主要内容为：

①电容的基本概念；

②电容的分类；本节课的重点是：电容容量的决定因素及其分类。学完本节课，同学们要能达到：

①能够正确画出电容的符号；

②能够正确写出电容定义式并说出电容容量的决定因素。

同学们，你见过电容器吗？你知道它在电路中起什么作用呢？

这一讲，我们就一起来学习电路中重要的一个元器件——电容。

最简单的电容器是平行板电容器。

平行板电容器是由两块比较靠近的平行板组成。

平行板电容器的电容量与它的结构有关。它与电介质的介电常数及极板面积成正比，与两极板间的距离成反比。用公式表示为：在这个公式中，C为电容，单位是法拉。

ε为某种电介质的介电常数，单位是法拉每米。

S为每块极板的有效面积，单位是平方米。

d为两极板间的距离单位是米。

这个表达式中我们可以看出平行板电容器的电容量与介电常数，极板面积与两极板间的距离有关，而与它所储存的电荷量和两端电压无关。极板介质=

不同电介质的介电常数是不同的，真空中的介电常数用

ε0表示。ε0＝8.85×10－12

F/m

0rεε

ε【例】将一个电容量为1000

F的电容器接到电动势为12V的直流电源两端，求充电结束后电容器极板上所带的电荷量

。【分析】充电结束后电容器两端的电压为12V，C=1000

F=1×10−3F。Q=CU=1×10−3×12C=0.012C解：按结构形式分：

固定电容器、可变电容器按有无极性分：

无极性电容器、有极性电容器按介质材料分：纸介电容器、陶瓷电容器、云母电容器、涤纶电容器、聚苯乙烯电容器、玻璃釉电容器电容器的分类1.认识固定电容器固定电容器是容量不可改变的电容器。（a）电容器一般符号（b）极性电容器符号CC常见的固定电容器有无极性电容器和有极性电容器两大类（1）有极性电容器的认识（a）铝电解电容器铝电解电容器适用于低频电路中，常用作交流旁路和滤波钽电解电容器和铌电解电容器适用于高精密的电子电路中容量范围为0.47～10

000μF，额定电压为6.3～500V（b）钽电解电容器（c）铌电解电容器（2）无极性电容器的认识①纸介电容器一般适用在低频电路中，通常不能在高于4MHz的电路中应用容量范围为30～470μF，额定电压为63～600V（2）无极性电容器的认识②薄膜电容器聚酯电容器常用于对稳定性和损耗要求不高的低频电路中容量范围为40pF～4μF

，低压聚酯电容器额定电压为63～630V（2）无极性电容器的认识②薄膜电容器聚酯电容器常用于对稳定性和损耗要求不高的低频电路中容量范围为40pF～4μF

，低压聚酯电容器额定电压为63～630V聚苯乙烯电容器适用于对稳定性和损耗要求较高的电路容量范围为10pF～1μF，额定电压为100V～30kV（2）无极性电容器的认识②薄膜电容器聚丙烯电容器用于要求较高的电路容量范围为1000pF～10μF，额定电压为63V～2kV（2）无极性电容器的认识③陶瓷电容器广泛用于电子电路容量范围为1pF～0.1μF，低压陶瓷电容器额定电压为63～630V（2）无极性电容器的认识④云母电容器广泛用于电子、电力和通讯设备的仪器仪表中容量范围为10pF～0.5μF，额定电压为100V～7kV（2）无极性电容器的认识⑤玻璃釉电容器适用于半导体电路和小型电子仪器中的交、直流电路或脉冲电路容量范围为10pF～0.1μF，额定电压为63～500V2.认识可变电容器可变电容器是容量可以改变的电容器。①微调电容器陶瓷微调电容器薄膜微调电容器拉线微调电容器在各种调谐及振荡电路中作为补偿电容器或校正电容器使用2.认识可变电容器②可调电容器用于无线电接收电路中作调谐电容器课堂小结

电容器是两个被绝缘介质隔开而又互相靠近的导体组成的。电容器能够储存电荷，表示电容器储存电荷能力的物理量称为电容。其公式为C等于Q除以U，平行板电容器是最简单的电容器。

其电容量由电容器的结构决定。其表达式为C等于εS除以d。另外，我们还讲到了一些电容器的分类。1.固定电容器（1）有极性电容器（2）无极性电容器2.

可变电容器微调电容器、可调电容器同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第十四讲

电容器的串并联目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①见过生活中的电容器；

②知道电容器的基本外形特点。本节课学习的主要内容为：

①电容的串联相关计算与应用；

②电容的并联相关计算与应用；本节课的重点是：电容串并联的理解和正确计算。学完本节课，同学们要能达到：

①能够正确说出电容串、并联的基本关系式，并进行简单计算；

②能够说明电容串并联的应用意义。接下来，让我们一起来学习电容串、并联电路。

①什么是电容串、并联电路？

②电容串、并联电路有什么特点？

③电容串、并联电路有哪些应用呢？首先我们来看电容串联电路。（一）电容串联电路

电容串联电路是将两个或两个以上的电容器首尾依次连接，中间无分支的电路。如图所示，是三个电容器串联的实验电路。下面我们来分析电容串联电路的特点。电容特点U

U1

U2

U3Q Q Q Q1

1

1

1C C1 C2 C3即:电容串联电路的等效电容的倒数等于各分电容的倒数之和。当有n个等值电容串联时，其等效电容为C

C0n（一）电容串联电路

电容串联电路是将两个或两个以上的电容器首尾依次连接，中间无分支的电路。如图所示，是三个电容器串联的实验电路。下面我们来分析电容串联电路的特点。电压分配Q=Q1=Q2=Q3C1U1=C2U2=C3U3即:电容串联电路中各电阻器两端的电压与电容量成反比。提示电容器串联后，耐压增大。因此，当一只电容器的额定工作电压值太小不能满足需要时，除选用额定工作电压值高的电容器外，还可以采用电容串联的方式来获得较高的额定工作电压。

最后，来分析电容并联电路的电容特点。等效电路电容特点Q

Q1

Q2

Q3U U U UC=C1+C2+C3电容并联后的等效电容量等于各个电容器的电容量之和。当n个等值电容并联时，其等效电容为C=nC0现在我们一起来分析例题。

提示电容串联电路的电容特点与电阻并联电路的电阻特点类似，实际应用中要加以区别。【例1】有两个电容器，C1=200pF，C2=300pF，求串联后的等效电容。【分析】根据电容串联电路的电容特点，就可直接求出等效电容。解：

串联后的等效电容为200

300

200

300

pF

120pFC1

C2C＝

C1C2【例2】有两只电容器，其中一只C1=10μF，耐压400V，另一只C2=20μF，耐压500V。求：（1）它们串联使用时的等效电容量；（2）两电容器串联后接到电压为800V的电源上，电路能否正常工作？【分析】电路能否正常工作，需求电容串联后能承受的最大电压是否超过电源电压。若超过电源电压，电容串联电路是安全可靠的，否则会发生危险。

10

20

F

6.67

FC1

C2 10

20C1C2解：（1）串联使用的总电容

C

（2）电容C1能储存的最大电量

Q1=C1U1=10×10

6×400C=4000×10

6C电容C2能储存的最大电量Q2=C2U2=20×10

6×500C=10000×10

6C电容器串联后能储存的最大电量Q=Q1=4000×10

6C电路能承受的最大电压Q 4000

10

6U

V

600V<800VC 6.67

10

6因此，电路不能正常工作。【例3】有两个电容器并联，已知C1=22μF，耐压为500V，C2=47μF，耐压为400V，求并联后的等效电容及耐压。【分析】本题可以根据电容并联电路的特点求解。解：

并联后的等效电容C=C1+C2=22μF+47μF=69μF并联后的耐压U=400V提示电容器并联电路中，每个电容器均承受外加电压，因此每个电容器的耐压均应大于外加电压。如果一个电容器被击穿，整个并联电路被短路，会对电路造成危害。所以，等效电容的耐压值为并联电路中耐压最小的电容的耐压值。【例3】有两个电容器并联，已知C1=22μF，耐压为500V，C2=47μF，耐压为400V，求并联后的等效电容及耐压。【分析】本题可以根据电容并联电路的特点求解。解：

并联后的等效电容C=C1+C2=22μF+47μF=69μF并联后的耐压U=400V提示电容器并联电路中，每个电容器均承受外加电压，因此每个电容器的耐压均应大于外加电压。如果一个电容器被击穿，整个并联电路被短路，会对电路造成危害。所以，等效电容的耐压值为并联电路中耐压最小的电容的耐压值。

对于电容串联。

我们分析了电容串联电路的特点。知道了电容串联电路的应用。电容串联电路。是指两个或两个以上电容器依次连接的电路。电容串联电路的特点是1.电量相等。2.总电压等于各分电压之和。3.

总电容的倒数等于各分电容的倒数之和。4.

他们的电压分配关系与电容量成反比。我们可以应用电容串联的方式获得较高的工作电压。

对于电容并联。

我们分析了电容并联电路的特点。知道了电容并联电路的工程应用。电容并联电路是将两个或两个以上的电容器并接在电路的两点之间。电容并联电路的特点是：1.

总电量等于各分电量之和。2.

电压相等。3.

总电容等于各分电容之和。在工程上采用电容并联的方式，可以获得较大的电容量。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第十五讲

电容器充放电及其应用目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①见过生活中的电容器；

②知道电容器的基本外形特点。本节课学习的主要内容为：

①电容的电场能；

②电容器的充放电及应用；本节课的重点是：电容器的充放电与应用。学完本节课，同学们要能达到：

①能正确描述电容器充放电过程；

②能够叙述电容器充放电的应用领域。接下来，让我们一起来学习电容器的充放电。

电容器的充电与放电就是电容器储存电荷与释放电荷的过程。

我们先来观察电容器的充电和放电过程。

如图所示，是电容器充放电的实验电路。电路中，C是一个电容量很大的未充电的电容器。E是电源内阻，可以忽略的电源。

现在我们来观察电路的充电过程，当开关S合上位置一时，电源向电容器充电。随着电容器极板上电荷量的增加，电容器两端的电压逐渐增大。当电容器两端的电压与电源电压相等时，充电过程结束。在这个过程中，充电电流逐渐减小，灯泡由亮变暗。电容器充电的过程是按指数规律变化的。

现在我们来看电容器的放电过程，当开关S合上位置二时，电容器放电。电容器两端电压与放电电流逐渐减小，当电容器两端电压为零时，放电过程结束。电容器的放电过程是按指数规律变化的。通过观察电容器的充电和放电过程，我们发现电容器具有以下特点。

（一）电容器是一种储能元件，电容器的充电过程就是极板上电荷不断积累的过程。当充满电荷时，相当于一个等效电源。放电时，随着过程的进行，它所储存的电场能量释放出来，即电容器本身只与电源进行能量交换，而不消耗电能。因此，电容器是一种储能元件。

（二）电容器能够隔直流通交流。当电容器接通直流电源时，仅仅在刚接通瞬间发生充电过程。充电结束后，电路处于开路状态，即隔直流。

当电容器接通交流电源时，由于交流电流的大小和方向不断交替变化，使电容器反复进行充电和放电，电路中就出现连续的交流电流，即通交流。电容器的电场能电容器充电时所储存的电场能为2 2CW

1QU

1CU

2WC——电容器中的电场能，单位是JC——电容器的电容，单位是FU——电容器两极板间的电压，单位是V

【例】一个电容为1

000μF的电容器接到220kV高压电路中，电容器中存储了多少电场能？【分析】U=220kV=2.2×105V，C=1000μF=1×10−3F。解：

电容器中存储的电场能为2 21 15

2

72

3C CW

CU

1

10

(2.2

10)J

2.42

10

J提示选用大容量电容器（1000μF），在220kV高压充电获得的电场能也只有2.42×107J，相当于6.72kW·h电能，这表明电容器只能储存少量电能课堂小结

这一讲，我们学习了电容器的充放电过程、电容器的电场能、电容器的应用。电容器的充放电过程就是储存电荷与释放电荷的过程。

从这个过程里面我们可以发现，电容器是一种储能元件。

它能够隔直流、通交流。

电容器储存的电场能等于1/2C。

电容器广泛应用于电子电路和电力系统中。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第十六讲

磁场及其基本物理量目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①见过生活中的磁现象；

②知道一些磁的性质。本节课学习的主要内容为：

①磁场的基本物理量；

②磁场各物理量之间的关系。本节课的重点是：磁场各物理量之间的关系学完本节课，同学们要能达到：

①能正确描述磁场中物理量的概念；

②能通过表达式表示磁场中各物理量之间的关系。一、磁感应强度定量描述磁场中各点的强弱和方向的物理量单位是TB是矢量，方向：该点的磁场方向匀强磁场：在磁场中，磁感应强度的大小和方向都相同的区域二、磁通定量描述磁场在一定面积的分布情况的物理量通过与磁场方向垂直的某一面积上的磁感线的总数，称为通过该面积的磁通量，简称磁通，用Φ

表示，单位为Wb在匀强磁场中，有一个与磁场方向垂直的平面，平面的面积为A，则磁通与磁感应强度的关系为：Φ=B

AB可看做通过单位面积的磁通，也称磁通密度三、磁导率磁导率是用来表示媒介质导磁性能的物理量，用μ表示，单位为H/m真空中的磁导率是一个常数，μ0=4

×10

7H/m任一物质的磁导率μ与真空磁导率μ0的比值称为相对磁导率，用μ表示，即r0

r做一做现有一堆混放在一起的垫片和接线端子，你能快速地将它们分开吗？四、磁场强度为方便计算，引入磁场强度来表示磁场的性质，用字母H表示磁场中某点的磁场强度等于该点的磁感应强度与媒介质磁导率的比值，即磁场强度的单位为A/m提示磁场强度是为方便计算引入的计算辅助量。磁场强度是矢量，均匀媒介质中，它的方向与磁感应强度的方向一致。

H

B或B=

μH课堂小结

这一讲，我们学习了磁感应强度、磁通、磁导率和磁场强度，它们都是用来定量描述磁场的物理量。

磁感应强度是定量描述磁场中各点的强弱和方向的物理量。

磁通是定量描述磁场在一定面积的分布情况的物理量。

在匀强磁场中，他们的关系是？

Φ=B

A。

磁导率是表示媒介质导磁性能的物理量。

磁场强度是为方便计算引入的计算辅助量，它反映的是磁场的性质。

磁感应强度、磁导率和磁场强度的关系为：B=

μH同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第十七讲

磁场对载流体的作用目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①知道磁场、载流体的概念；

②知道电动机。本节课学习的主要内容为：

①电磁力大小；

②电磁力方向判断；

③左手定则。

④磁场对通电矩形线圈的作用本节课的重点是：电磁力在均匀磁场中的大小、磁场对通电矩形线圈的作用。学完本节课，同学们要能达到：

①能够通过左手定则判断电磁力的方向

②会计算磁场对通电直导体的作用力大小；

③会计算磁场对通电矩形线圈的转距。

在野外，我们看到高压输电线之间总是保持一定的距离，这是为什么呢？

在现代生产车间，电动机是动力系统的重要设备。那么，电动机是如何实现电能与机械能之间的相互转换的呢？

原来这一切都与磁场对电流的作用有关。

那么，磁场对电流的作用力的大小与哪些因素有关呢？

磁场对电流的作用力方向又是如何判断的呢？

一、磁场对通电直导体的作用通电导体在磁场中所受的作用力称为电磁力，也称安培力在匀强磁场中，当通电导体与磁场方向垂直时，电磁力的大小与导体中电流大小成正比，与导体在磁场中的有效长度及载流导体所在的磁感应强度成正比F=BILF——导体受到的电磁力，单位是NB——匀强磁场的磁感应强度，单位是TI——导体中的电流，单位是AL——导体在磁场中的有效长度，单位是m

当导体和磁感线方向成α时，电磁力的大小为F=BILsinα提示当导体与磁感线方向平行放置时，导体受到的电磁力为零；当导体与磁感线方向垂直放置时，导体受到的电磁力最大。伸出左手，让大拇指与四指在同一平面内，大拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向，就是磁场对通电导体的作用力方向通电导体在磁场中受到的电磁力的方向，可以用左手定则来判断二、磁场对通电矩形线圈的作用线圈的力偶矩，即转矩的大小为M＝BIAcosαM――线圈的力偶矩（转矩），单位是N·m；B――匀强磁场的磁感应强度，单位是T；I――通过线圈的电流，单位是A；A――线圈在磁场中的面积，单位是m2；α――线圈平面与磁感线的夹角提示当线圈平面与磁感线平行时，线圈的转矩最大；当线圈平面与磁感线垂直时，线圈的转矩为零。

如图所示，是工程上常用的直流电动机，它就是根据磁场对通电线圈的作用原理制成的。常用的直流电流表、直流电压表、万用表等磁电系仪表也是利用磁场对通电线圈的作用原理制成的。课堂小结

我们分析了磁场对通电直导体的作用，分析了磁场对通电矩形线圈的作用。磁场对通电直导体的作用力的大小，F=BILsinα，方向可以用左手定则判断。磁场对通电矩形线圈的转距M=BIScosα。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第十八讲

电磁感应目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①知道用电器工作需要形成电路；

②熟悉某些小型电路。本节课学习的主要内容为：

①法拉第电磁感应定律；

②右手定则。本节课的重点是：法拉第电磁感应定律及右手定则的用法学完本节课，同学们要能达到：

①能正确描述电磁感应定律；

②会用右手定则判断感应电动势方向。

1820年奥斯特发现了电流的磁效应以后，人们很自然的想到，既然电流能够产生磁场，那么磁场能否产生电流呢？

科学家进行了不懈的探索。

直到1831年，法拉第终于发现了电磁感应现象。奥斯特法拉第一、电磁感应现象我们通过实验现象发现

不论是闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动，还是闭合回路中的磁场发生变化，穿过线圈的磁通都发生变化。不论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁通发生变化，闭合回路就有电流产生。

从上面的电磁感应现象我们可以看出，不论是闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动，还是闭合回路中的磁场发生变化，穿过线圈的磁通都发生变化。

因此，不论用什么方法，只要穿过闭合回路的磁通发生变化，闭合回路就会有电流产生。

这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象，利用电磁感应的方法产生的电流称为感应电流。

在闭合回路中，既然有感应电流，那么必然会有感应电动势。

在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势。二、电磁感应定律在电磁感应现象中产生的电动势称为感应电动势感应电动势的大小与磁通变化的快慢有关。磁通变化的快慢称为磁通的变化率，即单位时间内磁通的变化量法拉第电磁感应定律电路中感应电动势的大小，与穿过这一电路的磁通的变化率成正比e

Φ

t如果线圈的匝数有N匝，那么，线圈的感应电动势为e——线圈在Δt时间内产生的感应电动势，单位是V；ΔΦ——线圈在Δt时间内磁通的变化量，单位是Wb；Δt——磁通变化所需要的时间，单位是s；N——线圈的匝数

te

N

Φ当闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时，如果导体的运动方向与磁场方向的夹角是

，那么，导体产生的感应电动势e=BLvsinαe——导体产生的感应电动势，单位是V；B——磁感应强度，单位是T；L——导体做切割磁感线运动的有效长度，单位是m；v

——导线的运动速度，单位是m/s；α——导体的运动方向与磁场方向的夹角闭合回路的一部分导体做切割磁感线运动时，感应电流（感应电动势）的方向可以用右手定则判定伸出右手，让大拇指与四指在同一平面内，大拇指与四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导体运动方向，那么，四指所指的方向，就是感应电流的方向三、右手定则课堂小结这一讲我们学习了电磁感应现象、电磁感应定律和右手定则。

利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象。

在电磁感应中产生的电流称为感应电流，产生的电动势称为感应电动势。感应电动势的大小e=ΔØ/ΔT

当闭合回路的部分导体做切割磁感线运动时，产生的感应电动势e=BLVsinα右手定则是用来判定部分导体做切割磁感线运动时的感应电流的方向。同学们，你做好学习本门课程的准备了吗？请关注教学平台参与讨论!提高安全意识•加强安全学习电工基础系列课程《电工技术基础与技能》第十九讲

自感与互感目录CONTENTS课堂目标重点突破03课堂引入01课堂小结04内容讲解02学习本节课要具备的知识：

①已掌握电磁感应定律；

②熟悉生活中的某些自感互感现象。本节课学习的主要内容为：

①自感、自感系数和磁场能；

②互感现象及同名端。本节课的重点是：准确描述自感互感的原理及应用学完本节课，同学们要能达到：

①能准确描述自感互感的原理及应用；

②会判定互感同名端。

我们先来观察两个实验现象，实验1：如图所示，电路中当开关S,闭合瞬间，我们看到与电阻R串联的灯泡HL2立刻发光，而与电感线圈串联的灯泡HL1逐渐变亮，这是为什么呢？

同时我们再来观察另一个电路，如图所示，当开关S断开瞬间，灯泡不是立即熄灭，而是发出很强的光，然后再慢慢熄灭。实验2：手机耳机线与螺线管L1两端相连接，发送音频信号给线圈L1，螺线管L2与一个有源扬声器相连。此时手机播放音乐并插上耳机的一端，L1靠近L2的时候可逐渐听到扬声器有音乐放出，音乐声音大小随着线圈的靠近逐渐增大，随着线圈远离而逐渐减小。这又是什么原因呢？对于实验1.

当开关S闭合瞬间，通过线圈的电流逐渐增大，穿过线圈的磁通也随之增加，线圈中必然产生感应电动势，这个感应电动势将阻碍线圈中电流的增大，从而使通过灯泡HL1的电流只能逐渐增大，HL1只能逐渐变亮。

而当S断开瞬间，通过线圈的电流突然减少，穿过线圈的磁通也随之减少，在线圈中产生与原电流方向相同的感应电动势。此时，由于电源已经断开，但线圈L与灯泡HL组成闭合电路，在这个电路中有感应电流流过，所以灯泡不会立即熄灭。

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，在自感现象中产生的感应电动势称为自感电动势。对于实验2.

手机发送音频信号（变化的电流）给线圈1，线圈2靠近的时候会因为互感现象产生感应电流，电流经过扬声器放大，进而在扬声器播放音乐。

这种由于一个线圈的电流变化导致另一个线圈产生感应电动势的现象称为互感现象。在互感现象中产生的感应电动势称为互感电动势。

自感和互感现象在各种电子技术和电气设备中有着广泛的应用。(一）自感应用

如图a所示的实际电路就是由电感线圈和电容器组成的滤波电路。

如图B所示，是日光灯的镇流器，它就是利用自感现象获得点燃灯管所需要的高压。

自感现象也有不利的一面，在自感系数较大且电流很强的电路中。在开关闭合瞬间，由于自感的作用容易产生电弧，不仅会危及设备的安全也可能会危及工作人员的安全，因此切断这类电路需要用特制的安全开关，如图C所示，就是带有完善灭弧装置的高压断路器。

自感电动势的大小与其他电动势一样，多与磁通变化的快慢有关。线圈的磁场是由电流产生，所以穿过线圈磁通变化的快慢与电流的变化快慢有关。

对于同一个线圈来说，电流变化越快，它的磁通变化也就越快，线圈中产生的自感电动势就越大；电流变化越慢，产生的自感电动势就越小。我们用自感系数来表示线圈的这种特性，简称电感，用字母L表示。

电感的单位是亨利，常用单位有毫亨、微亨。

线圈的电感是由线圈本身的特性决定的，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。线圈的横极面积越大，线圈的匝数越多，它的电感就越大。有铁芯线圈的电感比空心线圈要大得多。工程上常在线圈中放置铁芯或磁芯来获得较大的电感。

与电容器相似，电感线圈也是一个储能元件，线圈的电感反映了线圈储存磁场能量的能力。

理论和实验证明，线圈中储存的磁场能量与通过线圈的电流的平方成正比，与线圈的电感成正比，用公式表示为Wl等于1/2L*L。

磁场能量和电场能量在电路中的转化都是可逆的，线圈和电容器一样都是储能元件而不是耗能以元件。磁场能量的计算公式在形式上与电场能量的计算公式也是相似的。（二）互感应用

常见的电力变压器、电源变压器、电流互感器、电压互感器等都是利用互感原理工作的。

当然，互感现象也有不利的一面。

在电子技术中，若线圈位置放置不当，各个线圈之间可能会因为互感而产生互相干扰的现象，因此需要利用磁屏蔽灶进行磁屏蔽。

在工程上，由对两个或两个以上的电磁耦合线圈，常常需要知道互感电动势的极性。互感线圈由于电流变化而产生的自感电动势的极性和互感电动势的极性始终保持一致的端点称为同名端，反之称为异名端。在电路中，同名端一般加点号加以表示，如图所示。

如果没有标注同名端，我们可以根据下列方法来判断。

一是根据线圈的绕向判定。

如图所示，线圈L1通有电流，并且电流随着时间而增加。由于磁通的变化，线圈L1中要产生自感电动势，线圈L2中要产生互感电动势。以磁通作为参考方向，根据安培定则我们可以判断。AOE产生的自感电动势极性，A端点为正极性点。B端点为负极性点。L2产生的互感电动势C端点为正极性点，D端点为负极性点。由此我们可以判断A与C,B与D点极性相同。

同样道理，当电流I减小时，A与C,B与D的极性仍然相同。

因此，无论电流从哪一端流入，线圈大小变化如何，A与C,B与D端的极性都保持一致即线圈绕向一致的A与C,B与D端为同名端。如果线圈的绕线未知，我们可以用实验法来判断。

如图所示。当开关S闭合时，电流从线圈的端点1流入，且电流随时间增加而增大，若此时电流表的指针向正方向偏转，说明1与3为同名端，否则1与3是异名端。课堂小结

这一讲我们学习了自感现象、自感系数和磁场能。同时详细介绍了互感现象和同名端的概念。

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，自感现象中产生的电动势称为自感电动势。自感系数简称电感，用字母L表示。线圈储存的磁场能Wl等于1/2L*L。

互感现象是由于一个线圈的变化引起另一个线圈产生电动势的现象。互感现象产生的电动势称为互感电动势。

同名端是由于线圈电流变化引起的自感电动势的极性与互感电动势