9含有耦合电感电路

9含有耦合电感电路

一、

教学基本要求

1、熟练掌握互感的概念及具有耦合电感的电路计算方法。 2、掌握空心变压器和理想变压器的应用。 二、教学重点与难点

1. 教学重点： (1).互感和互感电压的概念及同名端的含义；

(2). 含有互感电路的计算

(3). 空心变压器和理想变压器的电路模型

2．教学难点：(1). 耦合电感的同名端及互感电压极性的确定；

(2). 含有耦合电感的电路的方程

(3). 含有空心变压器和理想变压器的电路的分析。

三、本章与其它章节的联系：

本章的学习内容建立在前面各章理论的基础之上。

四、学时安排 总学时：4

教 学 内 容 1．互感、含有耦合电感电路的计算 2．空心变压器、理想变压器 五、教学内容

学 时 2 2 §10.1 互感

耦合电感元件属于多端元件，在实际电路中，如收音机、电视机中的中周线圈、振荡线圈，整流电源里使用的变压器等都是耦合电感元件，熟悉这类多端元件的特性，掌握包含这

类多端元件的电路问题的分析方法是非常必要的。

1. 互感

图 10.1

两个靠得很近的电感线圈之间有磁的耦合，如图10.1所示，当线圈1中通电流i1时，不仅在线圈1中产生磁通φ11，同时，有部分磁通φ21穿过临近线圈2，同理，若在线圈2中通电流i2 时，不仅在线圈2中产生磁通φ22，同时，有部分磁通φ12穿过线圈1，φ12和φ21称为互感磁通。定义互磁链：

ψ12 = N1φ12 ψ21 = N2φ21 当周围空间是各向同性的线性磁介质时，磁通链与产生它的施感电流成正比，即有自感磁通链： 互感磁通链：

上式中 M12 和 M21 称为 互感系数，单位为（H）。 当两个线圈都有电流时，每一线圈的磁链为自磁链与互磁链的代数和：

需要指出的是：

１）M 值与线圈的形状、几何位置、空间媒质有关，与线圈中的电流无关，因此，满足 M 12 =M21 =M

２）自感系数 L 总为正值，互感系数 M 值有正有负。正值表示自感磁链与互感磁链方向一致，互感起增助作用，负值表示自感磁链与互感磁链方向相反，互感起削弱作用。

2. 耦合因数

工程上用耦合因数 k 来定量的描述两个耦合线圈的耦合紧密程度， 定义

一般有：

当 k =1 称全耦合，没有漏磁，满足 f11 = f21 ， f22 = f12 。 耦合因数 k 与线圈的结构、相互几何位置、空间磁介质有关。

3. 耦合电感上的电压、电流关系

当电流为时变电流时，磁通也将随时间变化，从而在线圈两端产生感应电压。根据电磁感应定律和楞次定律得每个线圈两端的电压为：

即线圈两端的电压均包含自感电压和互感电压。 在正弦交流电路中，其相量形式的方程为

注意： 当两线圈的自感磁链和互感磁链方向一致时，称为互感的“增助”作用，互感电压取正；否则取负。以上说明互感电压的正、负： （ 1 ）与电流的参考方向有关。 （ 2 ）与线圈的相对位置和绕向有关。

4. 互感线圈的同名端

由于产生互感电压的电流在另一线圈上，因此，要确定互感电压的符号，就必须知道两个线圈的绕向，这在电路分析中很不方便。为了解决这一问题引入同名端的概念。 同名端: 当两个电流分别从两个线圈的对应端子同时流入或流出时，若产生的磁通相互增强，则这两个对应端子称为两互感线圈的同名端，用小圆点或星号等符号标记。 例如图 10.2 中线圈 1 和线圈 2 用小圆点标示的端子为同名端，当电流从这两端子同