1、第4章 电容和电感,4.1 电容与电容器 4.2 磁场与电磁感应 4.3 电感与电感器 实训项目,学习目标,了解电容器的概念、种类、外形和主要参数。 掌握电容器串、并联电路的特点，能根据需要利用串、并联获得合适电容。 理解电容器的充电、放电过程，会判断电容器的好坏。 理解磁场的基本概念和基本物理量（磁通、磁感应强度、磁导率、磁场强度）。 掌握磁场方向与电流方向的关系，会判断通电直导体与螺线管周围磁场的方向。 理解磁场对通电直导体的作用，会用左手定则判断电磁力的方向。 了解磁化现象和常用铁磁性材料，以及充磁与消磁的原理和方法。 了解磁路、主磁通、漏磁通、磁通势、磁阻的概念。 理解电磁感应定律，掌
2、握感应电流产生的条件和方向的判定。 了解自感现象、自感电动势和自感电流。 了解电感的概念和影响电感量的因素。 了解电感器的外形、主要参数，会判断电感器的好坏。 理解互感、同名端的概念，了解它们在工程实际中的应用。,4.1 电容与电容器,4.1.1 电容器的基本概念,简单地讲，电容器是一种能够容纳电荷的器件，它是通过电荷的充放电进行工作的。电容器在直流电路和交流电路中都有着广泛的应用，其作用一般可概括为“隔直流通交流”。常见电容器的外形如图所示。 尽管形状各异，但电容器的基本结构是相同的，都是由两个彼此靠近、相互绝缘的金属电极构成。两个电极之间通常隔有专用纸、陶瓷、云母、塑料薄膜（涤纶、聚苯乙烯
3、、聚丙乙烯）、金属氧化膜（铝、钽）、玻璃膜等绝缘物质，称为电容器的介质。,4.1.1 电容器的基本概念,对于某一个电容器，当两电极间所加电压增大时，电容器所储存的电荷量也随之增大，即其中任意一个电极所带的电荷量与两电极间电压的比值是一个常数。但对于不同的电容器，这一比值是不同的。 电容器所储存的电荷量Q与其两电极间电压U的比值，称为电容器的电容量，简称电容，用字母C表示，即式中，C，Q，U的单位分别为法拉（F）、库仑（C）、伏特（V）。 电容是描述电容器容量大小的物理量，代表了电容器储存电荷的能力。电容的单位是法拉（F），简称法，常用单位还有微法（F）、皮法（pF）等，它们之间的换算关系为,【
4、例】 将一个电容量为60F的电容器接到4.5 V的直流电源上，求带电后电容器所带的电荷量。,解：,4.1.2 电容器的种类和参数,1电容器的种类 电容器按结构可分为固定电容器、可变电容器和微调电容器；按电解介质可分为有机介质电容器、无机介质电容器、液体介质电容器、空气介质电容器、电解电容器等；按极性可分为有极性电容器和无极性电容器。 几种常见电容器的电路符号如图所示。,固定电容器 可变电容器 微调电容器 电解电容器,2电容器的参数 额定电压：通常也称耐压，是指在允许的环境温度范围内，电容器在电路中长期可靠地工作所允许加的最大直流电压。在交流电路中工作时，交流电压的峰值不得超过电容器的额定电压，
5、否则电容器中的介质会被击穿进而造成电容器损坏。 标称容量：指电容器上所标明的电容量的数值。标称容量越大，表示电容器储存电荷的能力越强。 允许误差：指电容器的实际容量与标称容量之间允许的最大偏差范围，一般标在电容器的外壳上。一般有极性电容器的允许误差范围较大，例如铝电解电容器为 。,4.1.2 电容器的种类和参数,3电容器的标注方法 电容器的标注方法主要有直标法、文字符号法、数码法和色标法。,标称容量：0.1F 标称容量：220F 0.01F 680 pF 允许误差：5% 额定电压：25 V 额定电压：500 V,（a）标单位的情况 （b）不标单位的情况,直标法,4.1.2 电容器的种类和参数,
6、1.5F 3.9 nF 47 nF,文字符号法,nF也是电容的一个单位，称为纳法，,数码法,4.1.2 电容器的种类和参数,色标法是指用黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白10种颜色分别代表0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，其容量的单位是pF，读数方法与电阻器相似。 对于立式电容器，色环的顺序是自上而下，沿引线方向排列。如果有某个色环的宽度等于标准宽度的2倍或3倍，则表示相同颜色的两个或三个色环，如图所示。,色标法,4.1.3 电容器的连接,1电容器的串联 将两个或两个以上电容器的首尾依次相连，且中间无任何分支的连接方式称为电容器的串联，如图所示。电容器串联电路具有以下几个特点： （1
7、）每个串联电容器所带的电荷量相等，即（2）串联电路的总电压等于各个电容器上的电压之和，即（3）串联电路的总电容（等效电容）的倒数等于各个电容器的电容的倒数之和，即（4）串联电路中各电容器两端的电压与其自身的电容量成反比，即,4.1.3 电容器的连接,【例】 现有两个电容器，一个电容器的电容C1=10F，额定工作电压为25 V；另一个电容器的电容C2=20F，额定工作电压为18 V。若将这两个电容器串联后接到45 V的直流电源上，求每个电容器上的电压是多少？并判断电路能否正常工作。,解：,串联后的总电容为,各电容器所带的电荷量为,电容器C1上的电压为,电容器C2上的电压为,由于电容器C1上承受的
8、电压是30 V，已经超过了它的额定工作电压25 V，所以C1会被击穿，进而电压全部加在电容器C2上，C2也会被击穿。因此，电路不能正常工作。,4.1.3 电容器的连接,2电容器的并联 将两个或两个以上电容器的相同电极分别相连（如电解电容器的正极连在一起，负极连在一起），接在两个共同端点之间的连接方式称为电容器的并联，如图所示。电容器并联电路具有以下几个特点： （1）并联电路中各电容器两端的电压相同，都等于外加电压，即（2）并联电路的总电荷量等于各个电容器的电荷量之和，即（3）并联电路的总电容等于各个电容器的电容之和，即（4）并联电路中各电容器的电荷量与其自身的电容量成正比，即,4.1.3 电容
9、器的连接,【例】将两个电容器并联后接到电压为U的电路上，已知C1=30F，U1=24V； C2=50F， U2=36V，求：（1）此时的等效电容；（2）电路的最大安全电压；（3）两个电容器储存的电荷量之比。,解：,（1）此时的等效电容为,（2）由于电容器并联电路中各电容器两端的电压相同，且都等于外加电压，所以电路的最大安全电压等于最小的电容器额定工作电压，即,（3）两个电容器储存的电荷量之比为,4.1.4 电容器的充电和放电,使电容器带电（即储存电荷和电场能量）的过程称为电容器的充电；使充电后的电容器失去电荷（即释放电荷和电场能量）的过程称为电容器的放电。 下面以图为例，分析电容器的充电和放电
10、过程。图中，C是一个大容量的未充电的电容器，EL是一只灯泡（指示灯）。,电容器的充电和放电,4.1.4 电容器的充电和放电,1电容器的充电 将开关S拨向1端，电源E开始向电容器C充电，灯泡EL开始较亮，然后逐渐变暗。从电流表上可以看到充电电流在减小，而从电压表上可以看到电容器两端的电压从零开始慢慢上升。经过一段时间后，灯泡完全熄灭，电流表的指针回到零。 为什么会出现上述现象呢？因为开关S刚闭合的一瞬间，电容器的极板与电源之间存在着较大的电压，所以开始充电电流较大，灯泡较亮。随着电容器极板上电荷的积聚，两者之间的电压逐渐减小，充电电流也越来越小，灯泡逐渐变暗。当两者之间的电压为零时，充电电流为零
11、，灯泡熄灭，充电结束，此时电容器两端的电压Uc=E。因而在此过程中，电压表的读数即Uc从零逐渐增大到E。,4.1.4 电容器的充电和放电,2电容器的放电 电容器充电结束后（此时Uc=E），将开关S从1端拨向2端，电容器便开始放电。这时，灯泡EL重新开始变亮，然后逐渐变暗。通过电流表可以看到电路中有电流流过，但在逐渐减小，而从电压表上可以看到电容器两端的电压Uc在逐渐下降。经过一段时间后，灯泡再次完全熄灭，电流表和电压表的指针都回到零，说明电容器的放电过程已结束。 在电容器的放电过程中，由于电容器上、下两极板间的电压使回路中有电流产生。开始时，电容器两极板间的电压较大，故电流较大，灯泡较亮。随着
12、电容器两极板上正、负电荷的不断中和，两极板间的电压逐渐减小，回路中电流也越来越小，灯泡逐渐变暗。当电容器两极板上的正、负电荷全部中和时，两极板间的电压为零，回路中电流为零，灯泡熄灭，放电结束。 通过对电容器的充电和放电过程进行分析，不难发现： （1）只有当电容器极板上储存的电荷发生变化时，电路中才有电流产生。 （2）当直流电源对电容器充电结束后，电容器两端的电压不再改变，电路中的电流为零，因此电容器具有隔断直流电的作用。,4.1.4 电容器的充电和放电,3电容器中的电场能量 电容器在充、放电过程中，只是将从电源吸收的能量暂时储存起来，再将储存的能量释放出去，它本身只与电源进行能量交换，并不消耗
13、能量，所以电容器是一种储能元件。而电阻器则是一种耗能元件，它会将获取的电能转化成热能散发掉或传递给别的物体。 电容器在充电过程中，两个极板上聚集了大量的正、负电荷，极板间形成了电场。电场具有能量，此能量是从电源吸收过来而储存在电容器中的。 电容器中的电场能量用字母Wc表示，其计算公式为式中：Wc电容器中的电场能量，单位为焦耳（J）；Q电容器上的电荷量，单位为库仑（C）；C电容器的电容量，单位为法拉（F）；Uc电容器两端的电压，单位为伏特（V）。 上式表明，电容器中储存的电场能量与电容器的电容量成正比，与电容器两端电压的平方成正比。,4.2 磁场与电磁感应,4.2.1 磁场的基本概念,1磁体、磁
14、极和磁场 自然界中有一种物体，它具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，我们把物体的这种特性称为磁性，把具有磁性的物体称为磁体。 磁体的两端吸引铁的能力最强，这个磁性最集中的区域称为磁极。 实验证明，任何磁体都有两个磁极。一个在水平面内可以自由转动的磁体，静止时它总是一个磁极指向南方，另一个磁极指向北方。我们把指向南方的磁极称为南极，用S表示；把指向北方的磁极称为北极，用N表示。 任何磁体的磁极总是成对出现的，即使把一个磁体打成两段，磁体的每一半也都有它自己的北极和南极，常见磁体的磁极指向如图所示。磁极之间具有同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引的特性。,（a）磁针 （b）条形磁铁 （c）马蹄形磁铁,4
15、.2 磁场与电磁感应,4.2.1 磁场的基本概念,1磁体、磁极和磁场 自然界中有一种物体，它具有吸引铁、钴、镍等物质的性质，我们把物体的这种特性称为磁性，把具有磁性的物体称为磁体。 磁体的两端吸引铁的能力最强，这个磁性最集中的区域称为磁极。 实验证明，任何磁体都有两个磁极。一个在水平面内可以自由转动的磁体，静止时它总是一个磁极指向南方，另一个磁极指向北方。我们把指向南方的磁极称为南极，用S表示；把指向北方的磁极称为北极，用N表示。 任何磁体的磁极总是成对出现的，即使把一个磁体打成两段，磁体的每一半也都有它自己的北极和南极，常见磁体的磁极指向如图所示。磁极之间具有同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸
16、引的特性。,（a）磁针 （b）条形磁铁 （c）马蹄形磁铁,4.2.1 磁场的基本概念,1磁体、磁极和磁场 磁体吸引铁的特性和同性磁极相互排斥、异性磁极相互吸引的现象都是通过相互的作用力来实现的，这些力在磁极周围的分布称为磁场。在磁体周围存在着磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介来实现的。 磁场是一个空间区域内连续分布的向量场，也是有方向的。我们规定：在磁场中某点放置一个能自由转动的小磁针，当小磁针静止时，N极所指的方向就是该点磁场的方向。对于磁体来说，磁场的方向规定为在外部是从N极出发到S极的方向，而在磁体内部磁场的方向则规定为是由S极到N极。 磁感线（也称磁力线）是人们为了形象地研究磁场
17、而人为假想出来的曲线，曲线上任何一点的切线方向就是该点的磁场方向，如图所示。,（a）条形磁铁 （b）马蹄形磁铁,4.2.1 磁场的基本概念,2电流的磁效应 在导线旁边放置一个与其平行的磁针，当导线通入电流后，磁针会受到某种力的作用而偏转，如下图所示。这一现象说明通电导体和天然磁体一样，其周围也存在着磁场，这就是电流的磁效应。 通电导体周围的磁场方向与电流方向的关系可以用右手螺旋定则来判断。,奥斯特的电流磁效应实验,通电直导体的磁场方向,通电螺线管的磁场方向,4.2.2 磁场的基本物理量,（1）磁通 磁感线的疏密程度定性地表示了磁场的强弱。为了定量地描述磁场的强弱分布情况，我们把通过与磁场方向垂
18、直的某一面积上的磁感线的总数，称为该面积上的磁通量，简称磁通，用字母表示。磁通的单位是韦伯，韦伯的符号是Wb。 （2）磁感应强度 磁场的强弱也可以用磁感应强度来表示。我们把与磁场方向垂直的单位面积上的磁通称为磁感应强度，也叫磁通密度，用字母B表示。磁感应强度的单位是特斯拉，简称“特”，特斯拉的符号是T。 在均匀磁场中，磁感应强度与磁通的关系可以用公式表示为式中： B均匀磁场中的磁感应强度，单位是特斯拉（T）；与磁场方向垂直的截面上的磁通，单位是韦伯（Wb）；S与磁场方向垂直的截面的面积，单位是平方米（m2）。 磁感应强度是个矢量，它反映了磁场的强弱和方向。磁场中某点磁感线的切线方向就是该点磁感
19、应强度的方向。,4.2.2 磁场的基本物理量,（3）磁导率 通过实验可以发现，一个插有铁心的通电线圈吸引的铁屑要比去掉铁心的通电线圈吸引的铁屑多得多。这说明在通电电流一样的情况下，有铁心比没有铁心的磁力要大，即媒介质的导磁性能对磁场的强度有一定的影响。 磁导率就是一个用来表征不同介质材料的导磁性能的物理量，常用表示，单位是亨利每米，符号为H/m。 不同的材料具有不同的磁导率。实验测定，真空的磁导率是一个常数，用0表示，即为了便于比较各种物质的导磁性能，将任一材料的磁导率与真空磁导率0的比值称为相对磁导率，用r表示，即相对磁导率只是一个比值，它表明某种物质的磁导率是真空的多少倍。,4.2.2 磁
20、场的基本物理量,（4）磁场强度 由于磁场中各点的磁感应强度与磁体的磁导率有关，因此要考察磁场的分布情况，还需要考虑周围的媒介质，这样计算起来就比较复杂。如果把某点的磁感应强度除以磁导率，就消除了磁导率的影响。为计算方便，引入“磁场强度”这个物理量来表示磁场的性质。 磁场中某点的磁场强度H等于该点的磁感应强度B与磁导率之比，用公式表示为式中：H磁场强度，单位是安培/米（A /m）；B磁感应强度，单位是特斯拉（T）；导磁材料的磁导率，单位是亨利每米（H /m）。 磁场强度是一个矢量，它的方向和磁感应强度的方向一致。,磁感线,4.2.3 磁场对通电直导体的作用,通电直导体在磁场中受到的作用力称为电磁
21、力，也称安培力。电磁力的方向既与磁场方向有关，又与电流方向有关。 通电直导体在磁场中受到的电磁力的方向可用左手定则来判断，如图所示。 伸出左手，让大拇指与其余四指垂直，并在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，那么大拇指所指的方向就是通电直导体所受电磁力的方向。 在均匀磁场中，当通电直导体与磁场方向垂直时，电磁力的大小与磁感应强度、导体中电流的大小以及导体在磁场中的有效长度成正比，用公式表示为式中：F导体受到的电磁力，单位是牛顿（N）；B均匀磁场的磁感应强度，单位是特斯拉（T）；I导体中的电流强度，单位是安培（A）；l导体在磁场中的有效长度，单位是米（m）。,左手定则,4.2.
22、3 磁场对通电直导体的作用,实验表明，当导体垂直于磁场方向时，导体受到的电磁力最大；当导体平行于磁场方向时，导体不受电磁力；当导体与磁场方向成角时，导体所受的电磁力为,4.2.4 铁磁性材料,某些材料在外部磁场的作用下进行磁化后，即使外部磁场消失，依然能保持其磁化的状态而具有磁性，这种性质称为铁磁性。自然界中具有这种自发性磁化现象的材料中以铁最广为人知，故把这些材料称为铁磁性材料。 1铁磁性材料的磁化性能 （1）高导磁性 一块铁一般没有磁性，或者其磁性非常弱。但是在一个足够强的外部磁场中，就会产生磁性，这种现象称为磁化。可见，磁化就是铁磁性物质在外加磁场的作用下，产生一个与外磁场同方向的附加磁
23、场的现象。实验证明，只有铁磁性材料才能被磁化，而非铁磁性材料是不能被磁化的。,（a）铁磁性材料的原始状态 （b）受外磁场影响 （c）外磁场撤去后,铁磁性材料的磁化,4.2.4 铁磁性材料,（2）磁饱和性 铁磁性物质因磁化而产生的磁场是不会无限制地增加的。当外磁场（或激励磁场的电流）增大到一定程度时，其内部所有的磁畴基本上已转向成与外磁场大致相同的方向，所以此时再增加励磁电流，其磁性也不会增加很多，这就是铁磁性材料的磁饱和性。 我们把铁磁性物质的磁感应强度B与外磁场的磁场强度H之间的关系曲线 称为磁化曲线，又叫B-H曲线。,磁化曲线,B与H非线性 磁化起始段（01） 磁化直线段（12） 磁化稳定
24、段（23） 磁化饱和段（3以后）,4.2.4 铁磁性材料,（3）磁滞性 磁化曲线反映了铁磁性材料在外磁场作用下磁感应强度增强的过程。但是，当外磁场是一个交变磁场即不停地由小变大又由大变小时，铁磁性材料也会反复磁化，在这种反复磁化的过程中，磁感应强度B的变化总是滞后于磁场强度H的变化，这种特性称为铁磁性材料的磁滞性。 当铁磁性材料磁化后，磁化曲线由O点到达某点a，此时H=Hm，B=Bm。当H减少到0时，磁感应强度B0，而是保留一定的值，即B=B，称为剩磁。为消除剩磁，必须加反向磁场。从整个过程来看，B的变化总是落后于H的变化，这种现象称为磁滞现象。铁磁性材料反复磁化后得到的这种近似于对称的闭合曲
25、线，称为磁滞回线。 改变交变磁场强度H的幅值，即可得到一系列大小不同的磁滞回线，把这些磁滞回线的顶点连接起来得到的磁化曲线称为基本磁化曲线。 在反复磁化的过程中，内部磁畴不停地翻转，方向不断地变化，从而造成分子间的摩擦和碰撞，引起铁心发热、温度上升和能量的损耗，这种损耗是由于磁滞引起的，故称为磁滞损耗。,磁滞回线,基本磁化曲线,4.2.4 铁磁性材料,2铁磁性材料的分类 硬磁性材料是指在外磁场撤去后仍具有很强磁性的物体。 软磁性材料是指在外磁场撤去后没有多少剩余磁性的物体。 矩磁性材料是指在很弱的外磁场作用下，就能被磁化，并很快达到饱和，当撤去外磁场后，仍能保持与饱和状态相同的磁性的物体。,（
26、a）硬磁性材料 （b）软磁性材料 （c）矩磁性材料,三种铁磁性材料的磁滞回线,4.2.4 铁磁性材料,3充磁与消磁 （1）充磁 充磁是指使原来没有磁性的物体获得磁性或使原来磁性不足的磁体增加磁性的过程。一般的做法是把要充磁的可带磁性物体放在有直流电通过的线圈所形成的磁场里。充磁所用的机器是充磁机。常用的充磁机有恒流充磁机和脉冲充磁机等。 （2）消磁 消磁是指使原来有磁性的物体失去磁性的过程。 当铁磁性材料磁化带有磁性后，其内部的磁畴方向是有规律排列的。把带有磁性的铁磁性材料放在一个交变磁场中（如在螺旋线圈中通上交流电），通过交流电的往复运动使其中的各磁畴的磁矩方向变得不一致，这样铁磁性材料的磁
27、性就会逐渐减弱或消失，此过程就是消磁。比如CRT显像管的消磁。 除此之外，还有其他的消磁方式，例如高温、剧烈震荡都可能会使物质的磁性消失。,4.2.5 磁路的基本概念,（1）磁路 磁路是指磁力通过的路径，它的实质是局限在一定闭合路径内的磁场。 由于铁磁性材料的导磁性能远远大于周围的非磁性材料，故产生的磁通大部分都集中在闭合的铁心上，这部分磁通称为主磁通，用表示。相比之下，只有一小部分磁通沿铁心以外的空气自成回路，这部分磁场较弱，称为漏磁通，用表示。下图是几种常见电气设备的磁路图。,（a）电磁铁磁路 （b）变压器磁路 （c）磁电式电表磁路,几种常见电气设备的磁路,4.2.5 磁路的基本概念,（2
28、）磁通势 磁场是由电流产生的，电流越大，通过磁路上的磁场越强，磁通也就越大。而通电线圈的每一匝都产生一定的磁通，各匝的磁通彼此叠加，因此通电线圈的磁通与线圈的匝数N和线圈中所通过的电流I成正比。 通电线圈的电流I与线圈匝数N的乘积，称为磁通势（或磁动势），用Fm表示，即式中：Fm磁通势，单位是安培（A）；N通电线圈的匝数，无单位；I通电线圈的电流强度，单位是安培（A）。 磁通势反映了通电线圈励磁能力的大小，它相当于电路中的电动势一样。通过增大电流或增加线圈的匝数，都能起到增大磁通的目的，也就增加了磁通势的大小。,4.2.5 磁路的基本概念,（3）磁阻 与电路中电流的流通会存在着电阻一样，磁路中
29、磁力的流通也存在着磁阻。 磁阻是指磁力通过磁路时所受到的阻碍作用，用Rm表示。 实验证明，磁路中磁阻的大小与磁路的长度成正比，与磁路的横截面积成反比，并与构成磁路的材料性质有关，用公式表示为式中：Rm磁路的磁阻，单位是1/亨（1/H）；l磁路的长度，单位是米（m）；磁路材料的磁导率，无单位；S磁路的横截面面积，单位是平方米（m2）。,4.2.6 电磁感应定律,1电磁感应现象 电能够产生磁，反过来，磁也能够产生电。当闭合电路中的一部分导体在磁场中作切割磁感线的运动时，闭合电路中就会产生感应电流，如图（a）所示，这种现象称为电磁感应现象。引起电磁感应现象的本质原因是由于闭合电路中的磁通发生了变化，
30、例如图（b）所示。 需要注意的是，当导体在磁场中切割磁感线时，即使不是闭合回路，没有电流也会产生电动势，此电动势称为感应电动势。若将此导体闭合成一回路，则该电动势就会驱使电子流动，形成感应电流。,（a）导体切割磁感线产生感应电流 （b）磁通变化产生感应电流,电磁感应现象,4.2.6 电磁感应定律,2电磁感应定律 感应电动势的大小与磁通的变化快慢有关。如果把单位时间内磁通的变化快慢称为磁通量变化率的话，那么感应电动势就可以写成如果线圈的匝数为N，则整个线圈的感应电动势为式中：e线圈在t时间内产生的感应电动势，单位是伏特（V）；N线圈的匝数，无单位；线圈在t时间内磁通量的变化量，单位是韦伯（Wb）
31、；t磁通量的变化时间，单位是秒（s）。 以上这个规律称为法拉第电磁感应定律。导体在磁场中作切割磁感线运动时所产生感应电流的方向，可用右手定则判断，如图所示。,4.3 电感与电感器,4.3.1 自感现象与电感,自感现象是指由于线圈本身的电流变化而产生的电磁感应现象。在自感现象中产生的电动势，称为自感电动势；产生的电流，称为自感电流。 当电流通过线圈时，线圈中就要产生磁通，称为自感磁通，用L表示。当电流通过匝数为N的线圈时，线圈的每一匝都有自感磁通产生。如果穿过线圈的每一匝的磁通都一样，那么这个线圈的自感磁链为当同一电流I通过结构不同的线圈时，所产生的自感磁链 各不相同。为了表明各个线圈产生自感磁
32、链的能力，将线圈的自感磁链 与电流I的比值称为线圈的自感系数，也称自感量，简称电感，用字母L表示，即式中，L表示一个线圈通过单位电流所产生的磁链。 电感的单位是亨利（H），简称亨，常用的单位还有毫亨（mH）、微亨（H），它们之间的换算关系为,4.3.2 电感器,电感器是用绝缘导线绕制而成的各种线圈，因此也称电感线圈，如图所示。它是一种储能元件，能将电能转换成磁场能，在电路中主要起“通直流隔交流”的作用，广泛应用于滤波、振荡、调谐、延迟等电路中。,常见电感器,电感器的种类很多，按电感的形式可分为固定电感器、可变电感器和微调电感器；按磁体性质可分为空心电感器、磁心电感器和铜心电感器。主机板中常见的
33、是铜心绕线电感。 电感器的主要参数有电感量、允许误差、品质因数、额定电流、分布电容等。,4.3.2 电感器,与电阻器、电容器类似，电感器的标注方法也有直标法、文字符号法、数码法和色标法4种。色标法中各环颜色的含义与色环电阻器相同，单位是H。 电感器好坏的检测包括外观检查和阻值测量两方面的内容。 （1）外观检查 检查电感器的外形是否端正，外表是否完好无损，如磁性材料有无缺损、裂缝，金属部分有无凹痕、是否腐蚀氧化，标志是否完整清晰，接线有无断裂和折伤，线圈绕组是否清洁干燥、有无发霉迹象，绝缘漆是否完好、有无剥落等。 （2）阻值测量 用万用表对电感器作初步检测，即检查电感器的线圈绕组有无断路、短路故
34、障。方法为：用万用表的欧姆挡测量线圈的直流电阻，并与原已知的正常电阻值相比较。如果测量值比正常值显著增大，或指针不动，可能是电感器本体断路；如果测量值比正常值小了许多，可判断电感器本体严重短路。电感线圈的局部短路需用专用仪器进行检测。,4.3.3 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感应电动势的现象称为互感现象，简称互感。由互感产生的感应电动势称为互感电动势，用eM表示。 实验证明，在两个靠得很近的线圈中，第二个线圈中产生的互感电动势的大小不仅与第一个线圈中电流的变化率大小有关，还与两个线圈的互感系数M有关，用公式表示为式中：M 两个线圈的互感系数，单位是亨利（H）；第一个
35、线圈中电流的变化率，单位是安培每秒（A/s）。 互感现象广泛应用于无线电技术、电磁测量技术以及传感器中。,4.3.3 互感现象,我们把互感线圈由电流变化所产生的自感电动势与互感电动势的极性始终保持一致的端点，称为线圈的同名端，用“ ”或“*”表示，反之称为异名端。 例如，在图（a）中，若电流分别从两个相同绕向的线圈的1端和3端流入，那么在铁心中产生的磁通方向是一致的，因此1端和3端是这两个互感线圈的同极性端。而1端和4端、2端和3端是异名端。 在电路图中，一般不画出线圈的实际绕向，而是用规定的符号表示线圈，再标明它们的同名端，如图（b）所示。,图（a） 互感线圈的同名端 图（b） 同名端的电路
36、表示,实训项目 电容器的识别与检测,1非电解电容的检测,（1）容量在5000pF以下的电容器的检测 因容量太小，只能用万用表定性地检测是否漏电或内部有无短路等故障。检测时，用万用表的“1 k”挡，将两表笔分别接电容器的两个引脚，阻值应该为无穷大。若阻值很小或为零，则说明电容器漏电或内部有短路。检测方法如图所示。,（a）正常情况 （b）漏电或短路,1非电解电容的检测,（2）容量在5000pF以上的电容器的检测 对于5000pF以上的电容器，可用万用表直接测量电容器有无充放电过程以及有无漏电或内部短路，并且可根据指针的摆幅粗略估计电容量的大小。,正常情况,短路损坏,1非电解电容的检测,（2）容量在
37、5000pF以上的电容器的检测 对于5000pF以上的电容器，可用万用表直接测量电容器有无充放电过程以及有无漏电或内部短路，并且可根据指针的摆幅粗略估计电容量的大小。,漏电现象,断路损坏,2电解电容的检测,（1）质量的检测 因电解电容器的容量都比较大，因此对电解电容器质量的检测方法与上述5 000 pF以上的非电解电容器的检测方法一样。但电解电容器一般存在一定的漏电电阻，一般为几百千欧以上，因此指针并不一定会返回到“”处。 （2）极性的判别 用万用表任意测一下电解电容器的漏电电阻，记下其大小，然后将表笔对调，再测一次漏电电阻（测量前应先将电容器的两个引脚进行短接放电）。比较两次所测漏电电阻的大小，较大的那次是正向接法，即黑表笔接的是电容器的正极，红表笔接的是电容器的负极（指针式万用表的红表笔是接内电池的负极，黑表笔是接内电池的正极）。 电解电容器正负极性的判别方法如图所示，图（a）中黑表笔接的是电容器正极。,（a）漏电电阻大 （b）漏电电阻小,Thank You!,
