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课题
任务8-1互感线圈的了解与检测(相关知识)
课型
新授课
授课班级
课时
2
教学目标
了解互感现象;
掌握具有互感的线圈两端电压的表示方法;
掌握互感系数M、耦合系数k的含义;
教学重点
互感现象的产生;
互感系数M、耦合系数k;
教学难点
互感电压的计算
学情分析
此部分学习应引导学生事先观看实验视频,回顾中学物理相关知识,理解起来就比较容易了。
教学效果
教后记
任务8-1互感线圈的了解与检测(相关知识)
【新课讲授】
一、互感与互感电压
1.自感现象:
当线圈中有电流通过时,线圈中就会产生磁场。当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电压,这种电磁现象叫自感现象。
2.互感现象
两个电感线圈互相靠近时,一个电感线圈的磁场变化影响另一个线圈,这种影响就是互感。
3.互感系数M
在非铁磁性的介质中,电流产生的磁通与电流成正比,当匝数一定时,磁链也与电流大小成正比。
ψ21=M21/i1,M21=ψ21/i1
同理,M12=ψ12/i2
M=M12=M21
4.耦合系数k
耦合系数的变化范围:0≤k≤1
5.互感电压
通过两线圈的电流是交变的电流,交变电流产生交变的磁场,当交变的磁链穿过线圈L1和L2时,引起的自感电压:
两个相邻线圈中电流的磁场不仅穿过本线圈,还有相当一部分穿过相邻线圈,因此这部分交变的磁链在相邻线圈中也必定引起互感现象,由互感现象产生的互感电压:
当线圈中通过的电流为正弦电流时,自感电压、互感电压都可用相量表示:
线圈上自感电压和互感电压的叠加合成,方为耦合线圈上的总电压。
叠加时有两种情况:
(1)当自磁通与互磁通方向一致时,称磁通相助。
(2)当自磁通与互磁通方向相反时,称磁通相消。
【例】在下图中,i1=10A,i2=5sin10tA,L1=2H,L2=3H,M=1H,求耦合电感的端电压u1,u2。
课题
任务8-1互感线圈的了解与检测(同名端的判别、耦合线圈的串联)
课型
新授课
授课班级
课时
2
教学目标
理解线圈同名端的定义及其判定;
掌握耦合线圈串联等效电感的计算;
。
教学重点
理解线圈同名端的定义及其判定;
掌握耦合线圈串联等效电感的计算;
教学难点
理解线圈同名端的定义及其判定;
学情分析
此处的教学要引导学生从实验现象观察,思考得出相应的结论;对于同名端的判别以及等效电感的计算要多加练习。
教学效果
教后记
任务8-1互感线圈的了解与检测(同名端的判别、耦合线圈的串联)
【上节关键词】
自感现象:当线圈中电流发生变化时,其周围的磁场也产生相应的变化,此变化的磁场可使线圈自身产生感应电压;
互感现象:两个电感线圈互相靠近时,一个电感线圈的磁场变化影响另一个线圈;
互感系数:M21称为线圈1对线圈2的互感系数,简称互感,M=M21=M12;
耦合系数:,0≤k≤1
互感电压:两个相邻线圈中电流的磁场不仅穿过本线圈,还有相当一部分穿过相邻线圈,因此这部分交变的磁链在相邻线圈中也必定引起互感现象,由互感现象产生的互感电压。
【新课讲授】
一、线圈的同名端及判定
1.线圈同名端的定义
在同一变化磁通的作用下,两互感线圈感应电压极性始终保持一致的端子称为同名端(用·或*表示),感应电压极性相反的端点叫异名端。其特性为电流同时由两线圈上的同名端流入(或流出)时,两互感线圈的磁场相互增强;否则相互消弱。
2.线圈同名端的判别方法
(1)已知线圈的绕向和相对位置时,同名端可利用其概念和特性进行判定。
(2)线圈绕向未知时,用实验手段判断。
1)直流判别法
2)交流判别法
无论哪种实验手段,所遵循的始终是同名端的概念和特性,即在同一变化磁通的作用下,两互感线圈的同名端感应电压极性始终保持一致,如电流同时由两线圈上的同名端流入(或流出)时,两互感线圈的磁场相助。具体的实验方法见前面的任务实施。
三、耦合线圈的串联
1、顺向串联
用相量表示为:
等效电感