電感在電路設計中非常重要,因為涉及到的知識面太廣,所以我總結了一些重點內容和大家交流經驗。
1、關于電磁感應的幾個基本問題
(1)電磁感應現象 利用磁場產生電流(或電動勢)的現象,叫電磁感應現象。所產生的電流叫感應電流,所產生的電動勢叫感應電動勢。所謂電磁感應現象,實際上是指由于磁的某種變化而引起電的產生的現象,磁場變化,將在周圍空間激起電場;如周圍空間中有導體存在,一般導體中將激起感應電動勢;如導體構成閉合回路,則回路程還將產生感應電流。
(2)發生電磁感應現象,產生感應電流的條件:發生電磁感應現象,產生感應電流的條件通常有如下兩種表述。
①當穿過線圈的磁通量發生變化時就將發生電磁感應現象,線圈里產生感應電動勢。如線圈閉合,則線圈子里就將產生感應電流。
②當導體在磁場中做切割磁感線的運動時就將發生電磁感應現象,導體里產生感應電動勢,如做切割感線運動的導體是某閉合電路的一部分,則電路里就將產生感應電流。產生感應電動勢的那部分導體相當于電源。應指出的是:閉合電路的一部分做切割磁感線運動時,穿過閉合電路的磁通量也將發生變化。所以上述兩個條件從根本上還應歸結磁通量的變化。但如果矩形線圈abcd在勻強磁場B中以速度v平動時,盡管線圈的bc和ad邊都在做切割磁感線運動,但由于穿過線圈的磁通量沒有變,所以線圈回路中沒有感應電流。
(3)發生電磁感應現象的兩種基本方式及其理論解釋
①導體在磁場中做切割磁感線的相對運動而發生電磁感應現象:當導體在磁場中做切割磁感線的相對運動時,就將在導體中激起感應電動勢。這種發生電磁感應現象的方式可以用運動電荷在磁場中受到洛侖茲力的作用來解釋。
②磁場變化使穿過磁場中閉合回路的磁通量改變而發生電磁感應現象:當磁場的強弱改變而使穿過磁場中的閉合回路程的磁通量發生變化時,就將在閉合回路程里激起感應電流。這種發生電磁感應現象的方式可以用麥克斯韋的電磁場理論來解釋。
(4)引起磁通量變化的常見情況
線圈在磁場中轉動;
線圈在磁場中面積發生變化;
線圈中磁感應強度發生變化;
通電線圈中電流發生變化。
2、感應電流方向的判斷
(1)右手定則:伸開右手,讓拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在一個平面內,讓磁感線垂直從手心進入,拇指指向導體運動的方向,其余四指指的就是感應電流的方向。四指指向還可以理解為:感應電動勢的方向、該部分導體的高電勢處。
用右手定則時應注意:
主要用于閉合回路的一部分導體做切割磁感線運動時,產生的感應電動勢與感應電流的方向判定。右手定則僅在導體切割磁感線時使用,應用時要注意磁場方向、運動方向、感應電流方向三者互相垂直. 當導體的運動方向與磁場方向不垂直時,拇指應指向切割磁感線的分速度方向. 若形成閉合回路,四指指向感應電流方向;若未形成閉合回路,四指指向高電勢. “因電而動”用左手定則.“因動而電”用右手定則. 應用時要特別注意:四指指向是電源內部電流的方向(負→正).因而也是電勢升高的方向;即:四指指向正極。
(2)楞次定律(判斷感應電流方向)
①楞次定律的內容:感應電流具有這樣的方向,感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的磁通量的變化。
②對楞次定律中阻礙二字的正確理解 “阻礙”不是阻止,這里是阻而未止。阻礙磁通量變化指:磁通量增加時,阻礙增加(感應電流的磁場和原磁場方向相反,起抵消作用);磁通量減少時,阻礙減少(感應電流的磁場和原磁場方向一致,起補償作用),簡稱“增反減同”.
③理解楞次定律要注意四個層次: 誰阻礙誰?是感應電流的磁通量阻礙原磁通量; 阻礙什么?阻礙的是磁通量的變化而不是磁通量本身; 如何阻礙?當磁通量增加時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相反,當磁通量減小時,感應電流的磁場方向與原磁場方向相同,即”增反減同”; 結果如何?阻礙不是阻止,只是延緩了磁通量變化的快慢,結果是增加的還是增加,減少的還是減少。
(3)楞次定律的應用步驟“一原、二感、三電流”
①明確引起感應電流的原磁場在被感應的回路上的方向;
②搞清原磁場穿過被感應的回路中的磁通量增減情況;
③根據楞次定律確定感應電流的磁場的方向;
④運用安培定則判斷出感生電流的方向。
(4)楞次定律的靈活運用,楞次定律的拓展 楞次定律的廣義表述:感應電流的效果總是反抗(或阻礙)引起感應電流的原因。主要有四種表現形式:1、當閉合回路中磁通量變化而引起感應電流時,感應電流的效果總是阻礙原磁通量的變化。
2、當線圈和磁場發生相對運動而引起感應電流時,感應電流的效果總是阻礙二者之間的相對運動。在一些由于某種相對運動而引起感應電流的電磁感應現象中,如運用楞次定律從“感應電流的磁場總是阻礙引起感應電流的原磁場的磁通量變化”出發來判斷感應電流方向,往往會比較困難,對于這樣的問題,在運用楞次定律時,一般可以靈活處理,考慮到原磁場的磁通量變化又是由相對運動而引起的,于是可以從“感應電流的磁場阻礙相對運動”出發來判斷。3、當線圈面積發生變化而引起感應電流時,感應電流的效果總是阻礙回路面積的變化。4、當線圈中自身電流發生變化而引起感應電流時,感應電流的效果總是阻礙原電流的變化(自感現象)。
法拉第電磁感應定律:在電磁感應現象中,電路中感應電動勢的大小,跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。公式:,其中n為線圈的匝數。法拉第電磁感應定律的理解
(1)的兩種基本形式:
①當線圈面積S不變,垂直于線圈平面的磁場B發生變化時。
②當磁場B不變,垂直于磁場的線圈面積S發生變化時。
(2)感應電動勢的大小取決于穿過電路的磁通量的變化率,與φ的大小及△φ的大小沒有必然聯系。
(3)若為恒定(如:面積S不變,磁場B均勻變化,或磁場B不變,面積S均勻變化)則感應電動勢恒定。若為變化量,則感應電動勢E也為變化量,計算的是△t時間內平均感應電動勢,當△t→0時,的極限值才等于瞬時感應電動勢。
自感現象:
當閉合回路的導體中的電流發生變化時,導體本身就產生感應電動勢,這個電動勢總是阻礙導體中原來電流的變化。這種由于導體本身的電流發生變化而產生的電磁感應現象,叫做自感現象。
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原文標題:電路設計中必不可少的經典知識總結【電感】
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