1、第第3 3章章 电容和电感电容和电感学习目标学习目标 知识目标知识目标：v 了解常用电容器的概念、种类、外形和参数；v 能利用串联、并联方式获得合适的电容；v 理解电容器充、放电电路的工作特点；v 掌握左手定则、右手定则；v 了解电感器的概念、种类、外形和参数；v 了解磁场、磁通、互感等概念及工程应用。技能目标技能目标：v 会检测电容器的好坏；v 会检测电感器的好坏；v 会判别小型变压器的同名端。2任务总览任务总览3.1 3.1 电容电容 3.2 3.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 3.3 3.3 电感电感 本章小结本章小结 实践操作指导实践操作指导 第第3 3章章 电容和电感电容和电感33
2、.1 电容电容v 3.1.1 电容器电容器 打开收音机后盖或手机充电器的外壳，会看到线路板上有许多的电器元件，除了我们已经熟悉的电阻之外，还有很多的电容器、电感器，它们在电路中发挥着各自的作用。收音机电路板43.1 电容电容1.电容器外形 2.电容器结构、符号53.1 电容电容 3.电容器概念及参数QCU 当电容器与直流电源接通时，在电源电压的作用下，两块极板将带有等量的异号电荷。任一极板上所储存的电荷量Q与两极板间电压U的比值，称为电容量电容量，简称电容电容。【标称容量标称容量】电容器上所标明的电容量的值叫做标称容量。【耐压值耐压值】耐压值是指电容器能长时间稳定工作，并且保证电介质性能良好的
3、直流电压的数值。它是电容器能承受的最高电压，使用时实际电压不能超过耐压值。【允许偏差允许偏差】实际电容量与标称容量之间允许的偏差。电容器的允许偏差有多种标注方式。63.1 电容电容 4.电容器充放电 使电容器两极板带上等量异性电荷的过程叫做电容器的电容器的充电充电，使电容器两极板所带正负电荷中和的过程叫做电容器电容器的放电的放电。73.1 电容电容v 3.1.2 电容器串并联电容器串并联电容器串联可以提高耐压，电容器并联可以增加容量。特点特点 1231111CCCC123QQQQ123UUUU1.电容器串联83.1 电容电容 特点特点 2.电容器并联123CCCC 电容器并联电路中，各个电容所
4、承受的电压相等，总电容增大。等效电容的耐压值为电路中耐压最小的电容耐压值。93.1 电容电容3.电容器参数表示 固定电容器的参数表示方法主要有：直标法、字母数字混标法、数字表示法、色标法等。1）直标法2）字母数字混标法 表示方法标称电容量表示方法标称电容量P1或P100.1 PF10n10 nF1P01 PF3n33300 PF1P21.2 PF33或R330.33F1m1 mF595.9F 直标法是在电容器上直接标注出标称容量、耐压等，如10F/16V，2200F/50V。103.1 电容电容3）数字表示法 4）色标法 1）不带小数点又无单位的为pF（三位数字的除外），如“12”为12pF，
5、“5100”为5100pF。2)带小数点但无单位的为F，如“0.047”（或047）为0.047F，“0.01”为0.01F。3)三位数字的表示法。三位数字的前两位数字为标称容量的有效数字，第三位数字表示有效数字后面零的个数（或10n），它们的单位是pF。电容色环的颜色代表的数字同色环电阻中颜色含义一样。色环读取时要由顶部向引脚方向读。第一、二色环表示电容容量的有效数字，第三环表示有效数字后零的个数，容量单位为PF。113.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 v 3.2.1 磁的基本知识磁的基本知识 某些物体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质叫磁性磁性，具有磁性的物质叫磁体磁体（磁铁）。磁铁分为天然
6、磁铁和人造磁铁两类。常见的人造磁铁有条形磁铁、马蹄形磁铁和针形磁铁等。磁铁两端的磁性最强，磁性最强的地方叫磁极磁极。N极和S极总是成对出现。磁极之间存在着相互作用力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。1.1.磁现象磁现象 2.2.磁场、磁力线磁场、磁力线 在磁力作用的空间有一种特殊的物质叫磁场磁场。磁极之间的作用力是通过磁极周围的磁场传递的。123.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 磁力线具有如下特性：1）磁力线是用来说明磁场分布的假想曲线，磁场的强弱可用磁力线的疏密来表示，在磁铁外部磁极附近磁场最强，因而磁力线最密，磁铁中间磁场较弱，因而磁力线较稀疏。2）在磁铁外部磁力线从N极到S极，在磁
7、铁内部磁力线从S极到N极。3）磁力线都是连续的，是无头无尾的有向闭合曲线，磁力线不相交。匀强磁场匀强磁场条形磁铁的条形磁铁的磁力线磁力线133.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 3.3.电流的磁效应电流的磁效应 通电导体周围存在着磁场，这种现象叫电流的磁效应电流的磁效应。1）通电长直导线的磁场方向 右手定则右手定则 用右手握住导线，使与四指垂直的拇指指向电流方向，弯曲四指所指的方向就是该长直导线四周的磁力线方向，即磁场方向。143.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 2）通电螺线管的磁场方向 右手螺旋定则 用右手握住螺线管，使弯曲四指指向电流方向，与四指垂直的拇指所指方向就是该螺线管的磁力线方向
8、，即磁场方向。153.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 v 3.2.2 磁场的基本物理量磁场的基本物理量 用来表示某点磁场强弱的量称为磁感应强度，用字母B表示。1.1.磁感应强度磁感应强度 2.2.磁通磁通 磁感应强度B和与其垂直的某一截面积S的乘积，称为穿过该截面的磁通量，简称磁通。FBIL各点的磁感应强度大小相等、方向相同的磁场为匀强磁场。BS BS3.3.磁导率磁导率 磁导率是一个用来表示介质对磁场影响的物理量,单位是亨米(Hm)。163.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 由实验测得，真空中的磁导率是一个常数，用0表示。其他介质的磁导率可采用与真空的磁导率0的比值来表示，称为相对磁导相对
9、磁导率率，用r表示。【顺磁物质顺磁物质】相对磁导率略大于1。如空气、铝、铬、铂等。【反磁物质反磁物质】相对磁导率略小于1。如氢、铜等。【铁磁物质铁磁物质】相对磁导率远大于1，其可达几百甚至数万以上，且不是一个常数。如铁、钴、镍、硅钢、坡莫合金、铁氧体等。0rr越大，介质的导磁性越好。顺磁物质与反磁物质置于磁场中，由于r1，所以对磁场的影响不大，一般被称为非铁磁性材料。173.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 4.4.磁场强度磁场强度 磁场中某点的磁场强度等于该点磁感应强度与介质磁导率的比值叫磁场强度。BH1）通电长直导线的磁场强度 2）通电螺线管的磁场强度 2IHrNIHL183.2 磁场与电
10、磁感应磁场与电磁感应 v 3.2.3 磁场对电流的作用磁场对电流的作用 通电导体在磁场中所受的作用力称为电磁力，用F表示。1.1.磁场对通电直导体的作用磁场对通电直导体的作用 左手定则左手定则 伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，让磁力线垂直穿过掌心，使四指指向电流的方向，则拇指所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向。F=BIL 通电直导体在磁场中的受力方向，可通过左手定则左手定则来判断。193.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 2.2.磁场对通电线圈的作用磁场对通电线圈的作用 磁场对通电矩形线圈有力的作用。例例 说明图中电动机转动原理。电动机原理203.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 v 3
11、.2.4 电磁感应电磁感应1.1.电磁感应现象电磁感应现象 按图3-25连接好实验电路，使导体分别做上下运动和左右运动，观察实验现象。结论结论：闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁力线运动时，运动导体上将产生感应电动势，闭合回路中有感应电流。1）直导体中的感应电动势 213.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 按图3-26连接好实验电路，永久磁铁插入或拔出通电螺线管，观察实验现象。结论结论：穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中有感应电动势和感应电流产生。2）线圈中的感应电动势 这种利用磁场产生电流的现象称为电磁感应现象电磁感应现象 223.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 2.2.感应电动势的
12、方向感应电动势的方向 导体作切割磁力线运动时产生的感应电流（或感应电动势）的方向可用右手定则判定。233.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 3.3.楞次定律楞次定律 感应电流的方向，总是使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。判断感应电流方向的步骤判断感应电流方向的步骤1）确定原磁场的方向。2）判明穿过闭合回路的磁通量是增加还是减少。3）根据楞次定律确定感应电流磁场的方向。4）利用右手螺旋定则，判定感应电流的方向。243.2 磁场与电磁感应磁场与电磁感应 4.4.电磁感应定律电磁感应定律 在电磁感应现象实验中发现：当与线圈交链的磁通发生变化时，线圈中产生感应电动势的大小与线圈中磁通变化
13、率成正比。这个规律，称之为法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律。et eNt 对于单匝线圈产生的感应电动势为:对于多匝线圈，其感应电动势为:253.3 3.3 电感电感v 3.3.1 电感器电感器 家庭照明用的荧光灯大多采用电子镇流器，打开盒盖，就会看到带有线圈的电感器件，在这一节我们要学习电感的有关知识。电子镇流器电路 263.3 3.3 电感电感v 3.3.2 自感及应用自感及应用 线圈中通过电流时，就会产生磁通，线圈产生的总磁通称磁链；电流的大小发生变化，穿过线圈的磁链也会相应发生变化。并在线圈中引起感应电动势。这种由于流过线圈本身的电流变化引起的电磁感应现象，称为自感现象，简称自感。L
14、I 为了表明各个线圈产生自感磁链的能力，将线圈的自感磁链与电流的比值叫做线圈（或回路）的自感系数（或叫自感量），简称电感。电感。LieLt 当自感L和线圈内介质的磁导率为常数时，根据法拉第电磁感应定律，自感电动势的大小与电感L和电流变化率的乘积成正比。273.3 3.3 电感电感v 3.3.3 互感及应用互感及应用 当两个线圈相互靠近时，一个线圈的电流产生的磁通会通过另一线圈。因此，当一个线圈内电流发生变化时，会在另一个线圈上产生感应电动势，这种现象叫做互感现象互感现象，简称互感互感。由于互感而产生的电动势叫做互感电动势互感电动势。在电力系统和电子线路中广泛应用的变压器、互感器、钳形电流表等都
15、是根据互感原理制成的。互感的应用283.3 3.3 电感电感v 3.3.4 同名端及应用同名端及应用 互感线圈两端的极性判断是互感线圈连接的前提和条件。当两个线圈通入电流，所产生的磁通方向相同时，两个线圈的电流流入端称为同名端（又称同极性端），反之为异名端。电路图中常用黑点符号“”标记。【例例】电路如图所示，试判断同名端。a图中：2、4、5为同名端，1、3、6也为同名端。b图中：1、4为同名端，2、3也为同名端。29实践操作指导实践操作指导 实训一 电容器充放电电路安装识读电路图 识别元器件检测元器件安装电路检测电路项目评价30实践操作指导实践操作指导 实训一 电容器充放电电路安装识读电路图
16、识别元器件检测元器件安装电路检测电路项目评价31实践操作指导实践操作指导 实训二 常用电工材料与导线的连接1.常用导电材料任务一 认识常用电工材料 导电材料大部分是金属，其特点是导电性好，有一定的机械强度，不易氧化和腐蚀，容易加工和焊接。常见的导电材料有铜、铝、电线电缆、电热材料、电阻合金和熔丝。铜、铝32电线电缆 常用的电线、电缆分为裸导线、橡皮绝缘电线、聚氯乙烯绝缘电线、漆包圆铜线低压橡套电缆等。实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接33 电热材料 在工程上，电热材料主要用于制作电加热设备中的发热元件。该元件在通电状态下，能将电能转换成热能，如电炉、电饭煲、电烤箱等
17、电器中的发热体。它们的显著特点是在高温下有良好的抗氧化性能。实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接34实践操作指导实践操作指导2.常用绝缘材料 绝缘材料 凡电阻率大于1.0107 m 材料称为绝缘材料。绝缘材料主要作用是隔离带电的或不同电位的导体，以保障人身和设备的安全。在电气设备上还可用于机械支撑、固定、灭弧、散热、防潮、防虫、放、防辐射、耐化学腐蚀等场合。电工绝缘材料分气体、液体和固体三大类。353.常用磁性材料 磁性材料 各种物质在外界磁场的作用下，都会呈现出不同的磁性，根据其磁性材料的特性，分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。实训二实训二 常用电工材料与导线的连接
18、常用电工材料与导线的连接361.导线绝缘层的剖削导线剖削实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接（1）塑料硬线绝缘层的剖削 v 线芯截面积为4mm2及以下时，一般用钢丝钳进行剖削。1）先用左手捏住导线，在需要剖削处，用钢丝钳刀口轻轻地划破绝缘层，注意不要切伤线芯。2）用左手拉紧导线，右手握住钢丝钳头部，用力向外勒掉绝缘层即可。如图所示。任务二 导线的连接37 实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接v 当线芯截面积大于4mm2时，一般用电工刀来剖削绝缘层。1）先用电工刀在需剖削线头处以45角倾斜切入塑料绝缘层。2）刀口切入后再将刀面与导线保持25角向
19、线端推削，时刻注意刀口不能切入线芯。3）最后将余下的绝缘层向后扳翻，把绝缘层扳离线芯，用电工刀切齐。如图3-42所示。图3-42导线剖削38 导线剖削实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接（2）塑料软线绝缘层的剖削 塑料软线的绝缘层可用剥线钳用来剥削，如图3-43所示。若没有剥线钳，可用钢丝钳按直接剖剥4mm2及以下的塑料硬线的方法进行，但不能用电工刀，因为用电工刀容易损伤线芯。图3-4339 导线剖削实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接（3）塑料护套线绝缘层的剖削 塑料护套线绝缘层分为外层的公共护套层和内部每根芯线的绝缘层。公共护套层一般用电
20、工刀剖削，先按线头所需长度，将刀尖对准两股芯线的中缝划开护套层，并将护套层向后扳翻，然后用电工刀齐根切去。切去护套后，露出的每根芯线绝缘层可用钢丝钳或电工刀按照剖削塑料硬线绝缘层的方法分别除去。如图3-44所示。图3-4440 导线剖削实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接（4）橡皮线绝缘层的剖削 橡皮线绝缘层外面有一层柔韧的纤维编织保护层，先用剖削护套线护套层的办法，用电工刀尖划开纤维编织层，并将其扳翻后齐根切去，再用剖削塑料硬线绝缘层的方法，除去橡皮绝缘层。如橡皮绝缘层内的芯线上包缠着棉纱，可将该棉纱层松开，齐根切去。如图3-45所示。图3-4541导线连接2.导线
21、的连接 实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接任务二 导线的连接（1）单股铜芯导线的直接连接 步骤实物图示操作工艺要求1绝缘剖削长度为芯线直径的70倍左右，去掉氧化层；把两根线头在离绝缘层的1/3处呈状交叉，互相铰接23圈2接着扳直两个线头的自由端3然后将每根线自由端在对边的线芯上紧密缠绕68圈，将多余的线头剪去，钳平芯线的末端42 导线连接实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接（2）单股铜芯导线的T形连接 方法实物图示操作工艺要求1如果导线直径较小，可按左图所示方法绕制成结状，然后再把支路芯线线头拉紧扳直，紧密地缠绕6-8 圈后，剪去多余芯线，
22、并钳平毛刺2如果导线直径较大，先将支路芯线的线头与干线芯线做十字相交，使支路芯线根部留出约3-5mm，然后缠绕支路芯线，缠绕6-8 圈后，用钢丝钳切去余下的芯线，并钳平芯线末端43实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接（3）七股芯线的直线连接 步骤实物图示操作工艺要求1先将剖去绝缘层的芯线头散开并拉直，然后把靠近绝缘层约1/3 线段的芯线绞紧，接着把余下的2/3 芯线分散成伞状，并将每根芯线拉直2把两个伞状芯线隔根对叉，并将两端芯线拉平3把其中一端的7 股芯线按两根、三根分成三组，把第一组两根芯线扳起，垂直于芯线紧密缠绕44实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工
23、材料与导线的连接（3）七股芯线的直线连接 步骤实物图示操作工艺要求4缠绕两圈后，把余下的芯线向右拉直，把第二组的两根芯线扳直，与第一组芯线的方向一致，压着前两根扳直的芯线紧密缠绕5缠绕两圈后，也将余下的芯线向右扳直，把第三组的三根芯线扳直，与前两组芯线的方向一致，压着前四根扳直的芯线紧密缠绕，缠绕三圈后，切去每组多余的芯线，钳平线端6另一侧的制作方法与前一半完全相同45实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接（4）七股芯线的T形连接 步骤图示操作工艺要求1把分支芯线散开钳平，将距离绝缘层1-8mm处的芯线绞紧，再把支路线头7/8 的芯线分成4 根和3 根两组，并排齐；然后
24、用螺钉旋具把干线的芯线撬开分为两组，把支线中4 根芯线的一组插入干线两组芯线之间，把支线中另外3 根芯线放在干线芯线的前面 2把3 根芯线的一组在干线右边紧密缠绕3-4 圈，钳平线端；再把4 根芯线的一组按相反方向在干线左边紧密缠绕 3缠绕4-5 圈后，钳平线端 463.铝芯导线的连接 实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接（1）螺钉压接法 步骤图示操作工艺要求1除去铝芯线的绝缘层，用钢丝刷刷去铝芯线头的铝氧化膜，并涂上中性凡士林 2将线头插入瓷接头或熔断器、插座、开关等的接线柱上，然后旋紧压接螺钉 螺钉压接法适用于较小负荷的单股铝芯导线的连接。47导线连接 实训二实训
25、二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接（2）压接管压接法 步骤图示操作工艺要求1将两根铝芯线头对向穿入压接管，并使线端穿出压接管2530mm 2进行压接，压接时第一道压坑在铝芯线头一侧，不可压反 压接管压接法适用于较大负荷的多股铝芯导线的直接连接。484.导线与接线柱的连接 实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接项目图示操作工艺要求1把单股导线除去绝缘层后插入合适的接线柱针孔，旋紧螺钉。对于软线芯线，需先把软线的细铜丝都绞紧，再插入针孔，孔外不能有铜丝外露，以免发生事故 2对于较小截面的单股导线，先去除导线的绝缘层，把线头按顺时针方向弯成圆环，圆环的圆心应
26、在导线中心线的延长线上，环的内径d比压接螺钉外径稍大些，环尾部间隙为3mm左右，剪去多余线芯，把环钳平整，不扭曲。然后把制成的圆环放在接线柱上，放上垫片，把螺钉旋紧 495.导线绝缘层的恢复 实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接步骤实物图示操作工艺要求1先将黄蜡带从线头的一边在完整绝缘层上离切口40mm处开始包缠 2使黄蜡带与导线保持55的倾斜角，后一圈压叠在前一圈1/2的宽度上 505.导线绝缘层的恢复 实训二实训二 常用电工材料与导线的连接常用电工材料与导线的连接步骤实物图示操作工艺要求3黄蜡带包缠完后，将黑胶带接在黄蜡带尾端，朝相反方向斜叠包缠 4仍倾斜55，后
27、一圈仍压叠前一圈的1/2 51本章小结本章小结 v 1）使电容器两极板带上等量异性电荷的过程叫做电容器的充电，使）使电容器两极板带上等量异性电荷的过程叫做电容器的充电，使电容器两极板所带正负电荷中和的过程叫做电容器的放电。电容器两极板所带正负电荷中和的过程叫做电容器的放电。v 2）电容器串联可以提高耐压，电容器并联可以增加容量。）电容器串联可以提高耐压，电容器并联可以增加容量。v 3）N极和极和S极总是成对出现。磁极之间存在着相互作用力，同名磁极极总是成对出现。磁极之间存在着相互作用力，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。相互排斥，异名磁极相互吸引。v 4）在磁力作用的空间有一种特殊的物质叫磁
28、场。磁极之间的作用力）在磁力作用的空间有一种特殊的物质叫磁场。磁极之间的作用力是通过磁极周围的磁场传递的。是通过磁极周围的磁场传递的。v 5）用来表示某点磁场强弱的量称为磁感应强度。磁感应强度公式为）用来表示某点磁场强弱的量称为磁感应强度。磁感应强度公式为FBIL52 v 6）磁感应强度）磁感应强度B和与其垂直的某一截面积和与其垂直的某一截面积S的乘积，称为穿过该截面的乘积，称为穿过该截面的磁通量，简称磁通。磁通的公式为的磁通量，简称磁通。磁通的公式为 。v 7）相对磁导率用）相对磁导率用r表示，即表示，即 v 8）磁场中某点的磁场强度等于该点磁感应强度与介质磁导率）磁场中某点的磁场强度等于该点磁感应强度与介质磁导率的比值，的比值，即即v 9）闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁力线运动时，运动导）闭合回路中的一部分导体在磁场中作切割磁力线运动时，运动导体上将产生感应电动势，闭合回路中有感应电流。体上将产生感应电动势，闭合回路中有感应电流。v 10）穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中有感应电动势和感应电）穿过闭合回路的磁通发生变化时，回路中有感应电动势和感应电流产生。流产生。0rBHBS 本章小结本章小结53 制作：姚锦卫 E-mail：54
