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單元六電容器和電感器目錄頁(yè)CONTENTPAGE電容器與電容1電容的串并聯(lián)電路2電容器的充放電現(xiàn)象3實(shí)訓(xùn)3:檢測(cè)大容量電容器4電感器與電感5單元六電容器和電感器學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解電容器的種類、外形和參數(shù),了解電容的概念,知道儲(chǔ)能元件的概念和作用;2.理解電容器的串并聯(lián)規(guī)律,能計(jì)算電容器的串并聯(lián)電路的電壓與電量;3.理解電容器充、放電過(guò)程的工作特點(diǎn),會(huì)判斷電容器的好壞;4.了解萬(wàn)用表檢測(cè)電容器的原理,會(huì)用萬(wàn)用表檢測(cè)電容器的好壞;5.了解自感現(xiàn)象及其原因,了解自感電動(dòng)勢(shì)及自感現(xiàn)象的應(yīng)用;6.認(rèn)識(shí)電感器,了解電感的概念及應(yīng)用,會(huì)識(shí)別不同類型的電感器;7.知道電感器參數(shù)的含義,會(huì)用萬(wàn)用表判斷電感器的好壞。1.激發(fā)學(xué)生對(duì)于“中國(guó)制造”的使命與擔(dān)當(dāng),關(guān)注國(guó)家元器件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2.實(shí)踐過(guò)程中要細(xì)心耐心,有一定的專注力,培養(yǎng)觀察與思考的習(xí)慣。育人目標(biāo)單元六概述單元六電容器和電感器知識(shí)體系單元六概述6.1電容器與電容實(shí)踐導(dǎo)入在農(nóng)村有很多小型水庫(kù),雨季儲(chǔ)水,旱季開(kāi)閘放水,保障人們生活用水和農(nóng)業(yè)灌溉。電容器和水庫(kù)一樣,它最基本的功能就是儲(chǔ)存,先把電能儲(chǔ)存起來(lái),需要時(shí)再慢慢釋放,作為電源使用。那么,電容器儲(chǔ)存的電荷怎樣釋放的?【實(shí)驗(yàn)步驟】1.將小電容器兩個(gè)電極直接接觸短接放電;2.將大電容器接入負(fù)載(燈泡)放電,然后再短接放電。實(shí)驗(yàn)步驟6.1電容器與電容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】
小電容器短接放電即有火花產(chǎn)生;
大電容器接入燈泡放電,等燈泡熄滅后再將兩電極短接放電,直到?jīng)]有火花產(chǎn)生才安全?!緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】
小電容器儲(chǔ)存的電荷少,大電容器儲(chǔ)存的電荷多,電容器就像是儲(chǔ)存電荷的容器,一定要注意安全,切忌隨意觸碰電容器的正負(fù)極。6.1電容器與電容6.1.1識(shí)別常用電容器一、電容器的分類
電容器種類很多,按是否有極性可分為無(wú)極性電容器和有極性電容器兩大類。有極性電容器在正極板一側(cè)標(biāo)有極性符號(hào)“+”。按結(jié)構(gòu)分類有固定電容器、可變電容器和微調(diào)電容器,電容器的圖形符號(hào)見(jiàn)圖6-1-1所示。
圖6-1-1電容器的圖形符號(hào)6.1電容器與電容6.1.1識(shí)別常用電容器常見(jiàn)的無(wú)極性電容器有紙介電容器、油浸紙介電容器、金屬化紙介電容器、云母電容器、有機(jī)薄膜電容器、玻璃釉電容器、陶瓷電容器等。常見(jiàn)電容器外形如圖6-1-2所示。有極性電容器稱為電解電容器,它的兩個(gè)電極分正負(fù)極性,安裝時(shí)千萬(wàn)不能接反,否則會(huì)造成元件的損壞或發(fā)生電解爆炸。
圖6-1-2常見(jiàn)電容器的種類和外形6.1電容器與電容6.1.2電容器及其型號(hào)如圖6-1-2中薄膜電容器上字母和數(shù)字的含義:電容器型號(hào)為CBB—22—224J250V①②③④⑤⑥①用字母“C”表示電容器;②用字母表示電容器的制成材料,“BB”說(shuō)明是薄膜電容,見(jiàn)表6-1所示;③用數(shù)字表示電容器的生產(chǎn)序號(hào),“22”表示的性能可查產(chǎn)品說(shuō)明得知;④用數(shù)字表示電容器的電容值,“224”為22×104pF,即0.22μF;⑤用字母表示電容器的容量允許誤差,“J”代表允許誤差范圍是±5%;⑥用數(shù)字、字母表示電容器的額定工作電壓,即耐壓250V。實(shí)踐導(dǎo)入6.1電容器與電容6.1.2電容器及其型號(hào)一、電容器
電容器俗稱電容,是最常見(jiàn)的電子元件之一。任何兩個(gè)彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體,都可以看作電容器,它具有儲(chǔ)存電荷的能力。
最簡(jiǎn)單的電容器是平行板電容器,在兩個(gè)平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì),這兩個(gè)金屬板是電容器的兩個(gè)極,中間的絕緣物質(zhì)叫做電介質(zhì)。
電容器儲(chǔ)存電荷的能力用電容量來(lái)衡量,簡(jiǎn)稱電容,符號(hào)C,電容的基本單位是法拉(F),但實(shí)際上并不常用,因?yàn)殡娙萜鞯娜萘客容^小,常用毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)等,它們關(guān)系是:1F=103mF=106μF,1μF=103nF=106pF。6.1電容器與電容6.1.2電容器及其型號(hào)二、電容器標(biāo)稱值的表示方法電容值是電容器的基本參數(shù),數(shù)值標(biāo)在電容上,不同的電容器標(biāo)記方法不同。1.直標(biāo)法,適用于電解電容。
電容值、允許誤差和耐壓直接標(biāo)在電容體上。有的直接標(biāo)有數(shù)字和單位;有的只有數(shù)字,當(dāng)數(shù)字小于1時(shí),默認(rèn)單位為uF,當(dāng)數(shù)字大于等于1時(shí),默認(rèn)單位為pF。2.數(shù)碼法,適用于瓷介、滌綸電容。
一般用三位數(shù)字表示電容容量的大小,其單位為pF,前兩位是有效數(shù)字,第三位是倍乘數(shù),示數(shù)為0~8時(shí)分別表示100~108,而9則表示10-1。3.文字符號(hào)法,用數(shù)字和文字符號(hào)有規(guī)律的組合來(lái)表示容量,如p10表示0.1pF,6p8表示6.8pF,2u2表示2.2μF。6.1電容器與電容6.1.2電容器及其型號(hào)三、電容器的允許誤差電容器實(shí)際電容量與標(biāo)稱值在允許范圍內(nèi)的誤差稱為允許誤差,即電容器的精度。用字母表示誤差如下:G(±2%)、J(±5%)、K(±10%)、M(±20%)等。四、電容器的額定電壓額定電壓是指電容器在規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi),長(zhǎng)期連續(xù)可靠的工作而不被擊穿,所能承受的最大直流電壓,也稱電容的耐壓。如果該電容器用在交流電路中,應(yīng)使交流電壓的最大值不能超過(guò)額定電壓,否則電容器會(huì)被擊穿。6.1電容器與電容實(shí)踐應(yīng)用識(shí)別常用電容器,寫(xiě)出以下各種電容器型號(hào)代表的含義。CC—103K/50VCL—4700M/1600VCY—100pFJ/DC100CT—0.47μFM/AC250V6.1電容器與電容6.1.3電容將平行板電容器與電源連接成一個(gè)閉合回路,連接電源正極的極板就帶上正電荷,連接電源負(fù)極的極板就帶上等量負(fù)電荷,每個(gè)導(dǎo)體所帶電荷的絕對(duì)值稱為電容器所帶的電荷q,這時(shí)電容器的兩個(gè)極板之間就形成了電場(chǎng),如圖6-1-3所示。圖6-1-3平行板電容器與電源回路6.1電容器與電容6.1.3電容一、電容
電容是電容器所帶電荷q與兩極板間的電壓U的比值,表征電容器的特性。電容反映了電容器儲(chǔ)存電荷能力的大小,它只與電容本身的性質(zhì)有關(guān),與電容所帶的電量及電容器兩極板間的電壓無(wú)關(guān)。
式中C、q、U的單位分別為F(法拉)、C(庫(kù)侖)、V(伏特)。6.1電容器與電容6.1.3電容二、平行板電容器的電容圖示的平行板電容器的電容,與電介質(zhì)的介電常數(shù)成正比,與兩極板正對(duì)面積成正比,與極板間的距離成反比,即
式中S表示兩極板的正對(duì)面積,單位為平方米(m2);d表示兩極板間的距離,單位為米(m);介電常數(shù)由電介質(zhì)的性質(zhì)決定,單位是法/米(F/m);電容C單位為法(F)。6.1電容器與電容6.1.3電容表
6-4幾種常用介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)介質(zhì)名稱相對(duì)介電常數(shù)介質(zhì)名稱相對(duì)介電常數(shù)石英4.2聚苯乙烯2.2空氣1.0三氧化二鋁8.5硬橡膠3.5無(wú)線電瓷6~6.5酒精35超高頻瓷7~8.5純水80五氧化二鉭11.6云母7.0
某電路中需要用一只耐壓為500V、電容為4μF的電容,但僅有耐壓為250V、電容為4μF的電容若干,要滿足上述電路的耐壓需求該如何利用現(xiàn)有電容呢?問(wèn)題導(dǎo)入6.2電容的串并聯(lián)電路6.2.1電容的串聯(lián)及其應(yīng)用
當(dāng)一個(gè)電容的耐壓值不夠時(shí),可以采用兩個(gè)相同規(guī)格電容串聯(lián)的方式來(lái)獲得較高的耐壓值。
將幾個(gè)電容器的電極首尾相連,形成一個(gè)無(wú)分支電路,這就是電容器的串聯(lián)。串聯(lián)時(shí)每個(gè)電容器帶的電荷量都是q。6.2電容的串并聯(lián)電路圖6-2-1電容器串聯(lián)6.2.1電容的串聯(lián)及其應(yīng)用6.2電容的串并聯(lián)電路6.2.1電容的串聯(lián)及其應(yīng)用6.2電容的串并聯(lián)電路
前面所提到的兩只耐壓為250V、電容為4μF的電容器串聯(lián),總電容為多少?耐壓多少?
兩只電容量相等的電容器串聯(lián)總電容為原來(lái)的一半,最高工作電壓提高了一倍。所以兩個(gè)電容器串聯(lián)后電容為2μF,耐壓為500V。
但是電容都不是理想的,都會(huì)有漏電流,電容上電壓有可能不一樣,因此最好用相同規(guī)格的電容串聯(lián),這樣就保證了一致性。應(yīng)用實(shí)例6.2.1電容的串聯(lián)及其應(yīng)用6.2電容的串并聯(lián)電路解:兩個(gè)電容器串聯(lián)的等效電容,
,C=120pF,各電容器的電荷是q=CU=120×10-12×1000=1.2×10-7庫(kù)侖
,電容器C1上的電壓大于額定電壓500V,可能會(huì)被擊穿,然后1000V的電壓全部加到電容器C2上,因此可能電容器C2也被擊穿?!纠}6-1】?jī)芍浑娙莘謩e為C1和C2的電容器,其額定值分別為200pF/500V、300pF/900V,串聯(lián)后外加1000V的電壓,則()A.C1被擊穿,C2未被擊穿B.C1先被擊穿,C2后被擊穿C.C2先被擊穿,C1后被擊穿D.C1、C2均未被穿6.2.2電容的并聯(lián)及其應(yīng)用6.2電容的串并聯(lián)電路
電容器組儲(chǔ)存的總電荷量
等于各個(gè)電容器所帶電荷量之和,即設(shè)并聯(lián)電容器的總電容為
,因?yàn)?,所以圖6-2-2電容器的并聯(lián)
6.2電容的串并聯(lián)電路實(shí)踐應(yīng)用實(shí)際操作中,當(dāng)一個(gè)電容器的容量不能滿足電路需求時(shí),可以采用兩個(gè)電容器并聯(lián)的方式來(lái)加大電容器的容量。例如:四只耐壓為250V、電容為4μF的電容器兩兩串聯(lián)后再并聯(lián),能否滿足電路設(shè)計(jì),得到一個(gè)等效電容為4μF,最高工作電壓是500V的電路?圖6-2-3電容器的混聯(lián)如圖6-2-3所示電路,四只耐壓為250V、電容為4μF的電容器先兩兩串聯(lián),各支路等效電容C1、C2為2μF,耐壓提高到500V;再并聯(lián)得到總電容C3為4μF,耐壓500V就能滿足電路要求。經(jīng)典例題【例題6-2】如圖6-2-4所示,每個(gè)電容器的電容都是3μF,額定工作電壓都是100V,那么整個(gè)電容器組的等效電容和額定工作電壓分別是多少?6.2電容的串并聯(lián)電路圖6-2-4經(jīng)典例題【例題6-2】如圖6-2-4所示,每個(gè)電容器的電容都是3μF,額定工作電壓都是100V,那么整個(gè)電容器組的等效電容和額定工作電壓分別是多少?6.2電容的串并聯(lián)電路圖6-2-46.2.3電容器的電場(chǎng)能量6.2電容的串并聯(lián)電路
電容器在充電過(guò)程中,兩個(gè)極板積聚正負(fù)電荷,形成電場(chǎng),所以帶電的電容具有一定的能量。這個(gè)能量是在充電過(guò)程中由電源轉(zhuǎn)移來(lái)儲(chǔ)存在電容中的。
電容中儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量為:
說(shuō)明:電容中儲(chǔ)存的能量與電容器的電容成正比,與電容器兩極板之間的電壓平方成正比。
電容只與電源之間交換能量,本身并不消耗能量,因此電容器是一種儲(chǔ)能元件。實(shí)際的電容由于介質(zhì)漏電及其他原因,要消耗一些能量,使電容器發(fā)熱,這種能量損耗叫做電容器的損耗。6.3電容器的充放電現(xiàn)象電容器本身與電源之間是怎樣交換能量的呢?為什么電容在充電時(shí),電流會(huì)由大變小,最后變?yōu)榱隳兀?-3-1電容器充放電電路一、電容的充電過(guò)程
在圖6-3-1所示的電路,由電源、單刀雙擲開(kāi)關(guān)、燈泡和一個(gè)大電容C組成。當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合接1端時(shí),電源向電容充電,指示燈開(kāi)始較亮,然后逐漸變暗,觀察到電流表上的充電電流逐漸減小,電壓表上電容兩端電壓逐漸上升。
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,指示燈熄滅,電流表的指針回到零,此時(shí)電壓表上的示數(shù)等于電源的電動(dòng)勢(shì),即6.3電容器的充放電現(xiàn)象在圖6-3-1所示的電路中,電容充電結(jié)束后,如果把開(kāi)關(guān)S從1端撥到2端,電容便開(kāi)始放電。為什么電容在放電時(shí),電流會(huì)由大變小,電壓也逐漸變小,最后為零呢?6-3-1電容器充放電電路二、電容的放電過(guò)程
觀察燈泡由亮逐漸變暗,電流表讀數(shù)在逐漸減小,電壓表上電容兩端的電壓在逐漸下降,最后燈泡熄滅,電容器放電結(jié)束。
說(shuō)明:在電容放電過(guò)程開(kāi)始時(shí)電容兩端電壓較大,電流也較大。隨著電容兩極板正、負(fù)電荷不斷中和,電容電壓越來(lái)越小,電路中的電流也越來(lái)越小。放電結(jié)束,正、負(fù)電荷全部中和,兩極板間就不存在電壓了,因此,電路中的電流為零?!緦?shí)訓(xùn)目的】1.識(shí)別電容器的型號(hào)、極性和標(biāo)稱值。2.檢測(cè)大容量電容器質(zhì)量的好壞。【實(shí)訓(xùn)器材】各種類型電容器若干(大電容要大于5100pF),指針式萬(wàn)用表1只,數(shù)字萬(wàn)用表1只?!緦?shí)訓(xùn)步驟】首先回顧工作原理:
萬(wàn)用表電阻擋測(cè)量電阻時(shí),是在直流電流表的表頭上并聯(lián)和串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?,再串?lián)一節(jié)電池,使電流通過(guò)被測(cè)電阻。然后根據(jù)電流的大小就可以測(cè)量出電阻值,改變分流電阻的阻值就能改變電阻的量程。指針式萬(wàn)用表的黑表筆接內(nèi)部電源的正極,紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極。實(shí)訓(xùn)3:檢測(cè)大容量電容器一、容量判定
判斷電容量的大小其實(shí)是利用電阻擋內(nèi)部電池對(duì)電容進(jìn)行充放電的操作過(guò)程,型號(hào)相同的電容器,在檢測(cè)時(shí)表頭指針向右擺動(dòng)的角度越大,說(shuō)明充電電流越大,電容器的容量越大,反之則說(shuō)明容量越小。
選擇大容量電容器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是因?yàn)闄z測(cè)時(shí)指針擺動(dòng)角度大,需要一定時(shí)間才能完成充電,現(xiàn)象清楚。實(shí)訓(xùn)3:檢測(cè)大容量電容器實(shí)驗(yàn)步驟一二、識(shí)別電解電容器的正、負(fù)極1.根據(jù)電容器上的標(biāo)志識(shí)別,電容外殼印有“-”的是負(fù)極;2.根據(jù)電容器引腳識(shí)別,引腳長(zhǎng)為正極,引腳短為負(fù)極;3.用萬(wàn)用表識(shí)別。有極性電容正向連接時(shí)漏電小,反向連接時(shí)漏電大,利用這一特點(diǎn)來(lái)檢測(cè)有極性電容的正負(fù)極。
將萬(wàn)用表?yè)艿絉×1k擋或者R×10k擋,測(cè)量電容器兩引腳之間的阻值,正反各測(cè)一次,如果兩次測(cè)量值中阻值一大一小,則阻值大的一次為準(zhǔn),黑表筆接的是正極,紅表筆接的是負(fù)極。實(shí)訓(xùn)3:檢測(cè)大容量電容器實(shí)驗(yàn)步驟二三、用指針式萬(wàn)用表檢測(cè)大電容器1.撥到萬(wàn)用表的電阻擋(R×100或R×1k)。先將電容兩個(gè)電極輕觸放電;2.如果是電解電容,將萬(wàn)用表的紅表筆接電容器的負(fù)極,黑表筆接電容器的正極。如果無(wú)極性電容,則表筆不用區(qū)分;3.觀察發(fā)現(xiàn)萬(wàn)用表在瞬間向右偏轉(zhuǎn)后,又逐漸回到左側(cè)∞(無(wú)窮大)。說(shuō)明電容器的質(zhì)量很好,漏電很小。電容越大,回?cái)[時(shí)間越長(zhǎng)。如果再次測(cè)試,要先對(duì)電容放電;4.如果電容器的漏電量很大,則指針回不到左側(cè)起始位置,而停在刻度盤(pán)的某處,這時(shí)指針?biāo)赋龅碾娮钄?shù)值即表示該電容器的漏電阻值,讀數(shù)值越大,電容器的絕緣性能越好,漏電越少;實(shí)訓(xùn)3:檢測(cè)大容量電容器實(shí)驗(yàn)步驟三三、用指針式萬(wàn)用表檢測(cè)大電容器5.如果指針偏轉(zhuǎn)到零歐位置之后不再回去,則說(shuō)明電容器內(nèi)部已經(jīng)短路;6.如果指針根本不偏轉(zhuǎn),則說(shuō)明電容器內(nèi)部可能斷路,或電容量很小,不足以使指針偏轉(zhuǎn)。如下圖所示。實(shí)訓(xùn)3:檢測(cè)大容量電容器實(shí)驗(yàn)步驟三四、用數(shù)字式萬(wàn)用表測(cè)電容1.測(cè)試電容前,先將電容器兩個(gè)電極觸碰放電;2.調(diào)整功能開(kāi)關(guān),指向“F”擋,并選擇恰當(dāng)?shù)牧砍蹋?.萬(wàn)用表的紅表筆插入“Cx”插孔,黑表筆插入“com”插孔;4.用萬(wàn)用表的兩個(gè)表筆測(cè)試電容的兩極,讀數(shù)在標(biāo)稱值誤差范圍內(nèi)就是正常的電容,否則不能使用。實(shí)訓(xùn)3:檢測(cè)大容量電容器實(shí)驗(yàn)步驟四實(shí)訓(xùn)3:檢測(cè)大容量電容器實(shí)訓(xùn)考核10分鐘測(cè)量8只電容的電容值及漏電性能,記錄檢測(cè)結(jié)果。
表6-5電容器測(cè)量技能考核表編號(hào)漏電性能判斷電容值極性和質(zhì)量好壞判斷擋位阻值1阻值21
2
3
4
5
6
7
8
6.4電感器與電感實(shí)踐導(dǎo)入
自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,它廣泛存在有導(dǎo)線、線圈的設(shè)備中,在各種電器設(shè)備和無(wú)線電技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。只要電路中有電流變化都存在自感現(xiàn)象,因此要充分考慮自感和利用自感。1.如右圖接通電路,考慮電感線圈有一定的內(nèi)阻,燈泡A正常發(fā)光;斷開(kāi)電路,觀察到什么現(xiàn)象?2.把線圈L換成燈泡B,斷開(kāi)該電路,觀察到什么現(xiàn)象?實(shí)驗(yàn)步驟6-4-1自感現(xiàn)象6.4電感器與電感實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象1.S斷開(kāi)時(shí),由于電路中有電感作用,燈泡A突然閃亮一下才漸漸熄滅。2.S斷開(kāi)時(shí),A、B兩燈一起熄滅。
電路斷開(kāi)時(shí),電流由最大開(kāi)始減小,穿過(guò)線圈L的磁通量逐漸減少,L中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),阻礙L中電流減少,所以推遲了電流減小到零的時(shí)間,出現(xiàn)延遲熄滅現(xiàn)象。
通過(guò)比較得知:電感線圈在電源斷開(kāi)后充當(dāng)新回路的電源,為什么線圈有神奇的功能呢?實(shí)驗(yàn)結(jié)論6-4-1自感現(xiàn)象6.4.1自感現(xiàn)象一、自感現(xiàn)象
由于線圈本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,稱為自感現(xiàn)象。自感現(xiàn)象中產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),稱為自感電動(dòng)勢(shì)。二、自感現(xiàn)象的分類
(一)通電自感
如右圖所示,合上開(kāi)關(guān)S,燈泡A逐漸變亮,燈泡B立刻變亮,因?yàn)榫€圈所在支路電流緩慢變大,所產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相反,阻礙原電流的增大。6.4電感器與電感6-4-2自感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)電路6.4.1自感現(xiàn)象二、自感現(xiàn)象的分類
(二)斷電自感
如右圖所示,斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,線圈和燈泡A、B形成一個(gè)回路,電流將逐漸減小,所產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)方向與原電流方向相同,阻礙原電流的減小,回路中形成逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鳌?/p>
斷電自感時(shí)可能出現(xiàn)“閃亮”現(xiàn)象,即當(dāng)線圈支路中的電流較大時(shí),就會(huì)引起燈泡B在斷電瞬間出現(xiàn)“閃亮”現(xiàn)象。6.4電感器與電感6-4-2自感現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)電路6.4.1自感現(xiàn)象三、自感電動(dòng)勢(shì)的方向當(dāng)原電流增加時(shí),感應(yīng)電流與原電流方向相反,自感電動(dòng)勢(shì)方向也與原電流方向相反,阻礙原電流的增大。當(dāng)原電流減小時(shí),感應(yīng)電流與原電流方向相同,自感電動(dòng)勢(shì)方向也與原電流方向相同,阻礙原電流的減小。自感電動(dòng)勢(shì)是阻礙電流變化產(chǎn)生的量,阻礙不是阻擋,它能減慢電流變化,但是不能阻止這種變化。請(qǐng)注意:判斷自感電動(dòng)勢(shì)的方向時(shí),要把線圈看成向外輸出電流的電源,感應(yīng)電流流出的一端就是自感電動(dòng)勢(shì)的正極,另一端是負(fù)極。6.4電感器與電感6-4-3自感電動(dòng)勢(shì)的方向6.4.1自感現(xiàn)象四、自感系數(shù)
當(dāng)電流流過(guò)回路時(shí),在回路內(nèi)就要產(chǎn)生磁通,叫自感磁通,用ΦL表示。當(dāng)線圈匝數(shù)為N時(shí),如果穿過(guò)線圈每一匝數(shù)的磁通都一樣,那么線圈的自感磁鏈為ΨL=NΦL
為表示各個(gè)線圈產(chǎn)生自感磁鏈的能力,將線圈的自感磁鏈與電流的比值稱為線圈的自感系數(shù),簡(jiǎn)稱自感或電感,用符號(hào)L表示:自感系數(shù)L是一個(gè)線圈通過(guò)單位電流時(shí)所產(chǎn)生的磁鏈,這是線圈的固有特性。6.4電感器與電感6.4.1自感現(xiàn)象自感系數(shù)的單位為亨利(亨),用符號(hào)H表示。常用單位毫亨(mH)、微亨(μH)。它們之間的關(guān)系為
實(shí)驗(yàn)表明,線圈面積越大,線圈越長(zhǎng),匝數(shù)越多,自感系數(shù)越大。另外,帶有鐵芯線圈的自感系數(shù)比沒(méi)有鐵芯時(shí)大得多。6.4電感器與電感6.4.1自感現(xiàn)象五、自感電動(dòng)勢(shì)由法拉第電磁感應(yīng)定律知,
,
因此自感電動(dòng)勢(shì)
當(dāng)線圈的自感系數(shù)一定時(shí),線圈中的電流變化越快,自感電動(dòng)勢(shì)越大;線圈中的電流變化越慢,自感電動(dòng)勢(shì)越小;線圈中的電流不變時(shí),沒(méi)有自感電動(dòng)勢(shì)。
當(dāng)線圈中的電流變化率一定時(shí),線圈的自感系數(shù)越大,自感電動(dòng)勢(shì)越大;線圈的自感系數(shù)越小,自感電動(dòng)勢(shì)越小。6.4電感器與電感6.4.2電感器的識(shí)別和選用實(shí)踐導(dǎo)入
智能手機(jī)內(nèi)部有很多精密元器件,其中就有各種電感器,如用作濾波的高頻電感,它將手機(jī)天線開(kāi)關(guān)電路接收來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理,濾出低頻信號(hào),提供穩(wěn)定的高頻信號(hào),提升通話質(zhì)量,提高上網(wǎng)速度,讓人們獲得更好的使用體驗(yàn)。觀察電感器的形狀、大小和標(biāo)稱參數(shù)值。色環(huán)電感線圈貼片電感線圈環(huán)型電感線圈工字型電感線圈可變電感線圈空心電感線圈6.4.2電感器的識(shí)別和選用
一、電感器的分類1.電感器按導(dǎo)磁體性質(zhì)分為:空心線圈、鐵芯線圈、磁芯線圈;2.按封裝形式分:普通電感、色環(huán)電感、環(huán)氧樹(shù)脂電感和貼片電感;3.按電感量分:固定電感和可調(diào)電感;4.按結(jié)構(gòu)分:?jiǎn)螌泳€圈、多層線圈和蜂房式線圈;5.按工作性質(zhì)分:天線線圈、震蕩線圈扼流線圈、陷波線圈和偏轉(zhuǎn)線圈。
電感器是一種能將電能轉(zhuǎn)化為磁能儲(chǔ)存起來(lái)的電子元件,通常為導(dǎo)線卷繞的形狀。它在電子設(shè)備中有過(guò)濾噪聲、處理信號(hào)、穩(wěn)定電流和抑制電磁波干擾等功能,對(duì)電子產(chǎn)品的性能有重要的影響。電感器又可以分成自感器和互感器。電感器用符號(hào)L表示,圖形符號(hào)如圖所示。6.4.2電感器的識(shí)別和選用
二、電感器的主要參數(shù)1.電感量L:它是電感線圈的一個(gè)重要參數(shù),它與線圈的匝數(shù)、截面積和磁芯的材料有關(guān)。電感是電感器的固有特征,它的大小與外界條件以及電感是否通電無(wú)關(guān)。習(xí)慣上往往也將電感器稱為電感。2.品質(zhì)因素Q:它反映了電感器儲(chǔ)能與耗能之比,Q值越高(在一定范圍之內(nèi)不能過(guò)高),說(shuō)明電感線圈的功率損耗越小,效率越高,品質(zhì)越好。3.額定電流:電感器正常工作時(shí)允許通過(guò)的最大電流值。6.4.2電感器的識(shí)別和選用
三、電感器的表示方法1.直標(biāo)法,將電感的標(biāo)稱電感量(即標(biāo)稱值)用數(shù)字和文字符號(hào)直接標(biāo)在電感體上,電感量單位后面的字母表示偏差。例如“330μH”,“3mH”。2.文字符號(hào)法,將電感的標(biāo)稱值和偏差值用數(shù)字和文字符號(hào)法按一定的規(guī)律組合標(biāo)示在電感體上。
通常是一些小功率電感,以微亨(μH)為單位的電感,“R”表示小數(shù)點(diǎn);以納亨(nH)為單位的電感,“N”表示小數(shù)點(diǎn)。例如,R47表示電感量為0.47μH,4R7則表示電感量為4.7μH;10N表示電感量為10nH。6.4.2電感器的識(shí)別和選用
三、電感器的表示方法3.色標(biāo)法,在電感表面涂上三或四道色環(huán)來(lái)代表電感量(與電阻類似)。
識(shí)別色環(huán)時(shí),緊靠電感體一端的色環(huán)為第一環(huán),露出電感體本色較多的另一端為末環(huán)。色環(huán)電感量默認(rèn)單位為微亨(
μH)。4.數(shù)碼表示法,是以三位數(shù)字來(lái)表示電感量的方法,常用于標(biāo)識(shí)貼片式電感。三位數(shù)字中,從左至右的第一、二位為有效數(shù)字,第三位數(shù)字表示有效數(shù)字后面所加“0”的個(gè)數(shù)。例如,標(biāo)示為“682”的電感為68×100=6800μH。實(shí)踐應(yīng)用首先斷開(kāi)電路電源,觀察待測(cè)電感器是否發(fā)生虛焊、燒焦等現(xiàn)象,如果有直接判斷其已損壞;如果沒(méi)有,清理電感引線及線圈待測(cè)。一、用
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