电路基础电子教案第5章 互感耦合电路课件.ppt

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1、第5章互感耦合电路目录5-1互感5-2互感的线圈串联、并联5-3空心变压器教学内容互感、耦合系数、同名端的概念。互感电压与电流的关系。互感线圈的串联、并联联接时等效电感的求算，消去互感法等。空心变压器。教学要求1.深刻理解互感的概念，了解互感现象及耦合系数的意义。2.会确定互感线圈的同名端。熟练掌握互感电压与电流关系。3.会求算互感线圈串、并联时的等效电感。4.了解空心变压器的分析思路和建立反射阻抗的概念。教学重点和难点重点：确定同名端。互感电压与电流的关系。互感电路等效电感的求算。难点：空心变压器。1.互感：如果两个线圈的

2、磁场存在相互作用，这两个线圈就称为磁耦合或具有互感。5-1互感一、互感现象2111i1N2N1ⅠⅡⅠⅡ2212i2N2N1图5-1两个线圈的互感2.互感现象：在匝数为N1的线圈附近放置另一个匝数为N2的线圈，当N1线圈中电流变化时，能在N2线圈中产生感应电压的现象。说明:互感现象在电气工程、电子工程、通信工程和测量仪器中应用非常广泛，如：输配电用的电力变压器，测量用的电流互感器、电压互感器，收音机、电视机中的中周振荡线圈等都是根据互感原理制成的。另一方面，互感也会给某些设备的工作带来负面影响，如：电话的串音干扰就是由

3、于长距离相互平行架设的电线之间的互感造成的。二、互感系数M在非磁性介质中，磁链与电流大小成正比，若磁通与电流的参考方向符合右手螺旋定则时，可得Ψ21=M21i1或Ψ12=M12i1式中比例常数M21为线圈I对线圈II的互感系数；M12为线圈II对线圈I的互感系数，互感系数简称互感。可以证明，M12=M21，若只有I、II两耦合线圈时，可省略下标，即M=M12=M21互感M的单位是亨利，其符号用H表示。当磁介质为非铁磁性物质时，M是常数。注意：互感M与两个线圈的几何尺寸、匝数、相对位置有关。三、耦合系数k表示两个线圈磁耦合的紧

4、密程度，耦合系数定义为k的大小与线圈的结构、两个线圈的相互位置以及周围磁介质的性质有关。i2i11221ⅡⅠ图5-2互感线圈的耦合系数与相互位置的关系例如：强耦合弱耦合如图：当线圈Ⅰ中的电流i1变动时，在线圈Ⅱ中产生了变化的互感磁通Ψ21，而Ψ21的变化将在线圈Ⅱ中产生互感电压uM2。如果选择电流i1的参考方向以及uM2的参考方向与Ψ21的参考方向都符合右螺旋定则时，则2111i1N2N1ⅠⅡ+uM2-互感线圈的电压与电流四、互感电压2212i2N2N1ⅠⅡ+uM1-同理，当线圈Ⅱ中的电流i2变动时，在线圈Ⅰ中也

5、会产生互感电压uM1，当i2与Ψ12以及Ψ12与uM1的参考方向均符合右螺旋定则时，有可见，互感电压与产生它的相邻线圈电流的变化率成正比。互感线圈的电压与电流对正弦交流电路，互感电压与电流的相量关系为互感电抗XM=M，单位欧姆（Ω）UM2=MI1UM1=MI2互感电压的大小关系电压与电流的相位关系uM2较i1超前90ºuM1较i2超前90º五、互感线圈的同名端1.同名端的定义互感线圈中，无论某一线圈的电流如何变化，实际极性始终相同的端钮叫同名端。工程上将两个线圈通入电流，按右螺旋产生相同方向磁通时，两个线圈的电流流入端

6、称为同名端，用符号“·”或“*”等标记。例如:1+uM1-+uM1-i2i12ⅡⅠ1'2'M+uM1_+uM2_i112**i21'2'图5-4互感线圈的同名端及互感的电路符号2.同名端的判定例5-1电路如图，试判断同名端。解:根据同名端的定义，图（a）中，2、4、5为同名端或1、3、6为同名端。图（b）中，1、3为同名端或2、4为同名端。例5-1题图123456***i（a）*412*+uM1-i2i1+uM1-3（b）直接判定需知各线圈的实际绕向。例5-2电路如图，两线圈之间的互感M=0.08H，i1=10sin10

7、00tA，试求互感电压u2。电路中i1及u2的参考方向对同名端一致，因此解:如用相量关系式求解，则M+u1_+u2_i112**1'2'例题5-2图由相量写出对应的正弦量实验方法判定：不知各线圈的绕向。直流判别法S+-US43212．交流判别法+u-4321▪若U24约等于U12和U34之差，则1、3为同名端；▪若U24约等于U12和U34之和，则1、3为异名端。闭合S瞬间，电流流入1端：▪若电压表指针正偏，3为高电位端，因此1、3为同名端；▪若电压表指针反偏，4为高电位端，即1、4端为同名端。5-2互感的线圈串联、并联一、

8、互感的线圈串联(a)互感线圈的顺向串联。（异名端相连）Ls=L1+L2+2Mi+u2-+u-+u1-+uM2-+uM1-+uL2-+uL1-M**i+u2-+u-+u1-+uM2-+uM1-+uL2-+uL1-M**(b)互感线圈的反向串联。（同名端相连)Lf=L1+L2-2M图(a)图(