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6-1 電感器. 6-2 電感量. 6-3 電磁效應. 6-4 電磁感應. 6-1.1 磁場與磁力線. P203. 圖示鐵屑在磁場中,排列成整齊的曲線。曲線稱為磁力線。. 6-1.1 磁場與磁力線. 特性:. 1. 磁鐵的兩端吸附之 鐵屑較多 , 磁性最強 。 兩端稱為磁極 。 2. 磁鐵之兩端分別為指 北極 ( N ) 與指南極 ( S ) 。 N 和 S 同時存在。 3. 在磁鐵的 外部 , 由 N 指向 S 極 , 磁鐵的內部 , 由 S 指向 N 極 。 4. 磁力線間 永不相交 。在磁鐵流出或流入端,與磁極相互垂直。 - PowerPoint PPT Presentation
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1第一章
6-1 電感器6-2 電感量6-3 電磁效應6-4 電磁感應
2第六章 / 6-16-1.1 磁場與磁力線
圖示鐵屑在磁場中,排列成整齊的曲線。曲線稱為磁力線。
P203
4第六章 / 6-1
特性: 1. 磁鐵的兩端吸附之鐵屑較多,磁性最強。兩端稱為磁極。
2. 磁鐵之兩端分別為指北極 (N) 與指南極 (S) 。 N 和 S 同時存在。
3. 在磁鐵的外部,由 N 指向 S 極,磁鐵的內部,由 S 指向 N 極。
4. 磁力線間永不相交。在磁鐵流出或流入端,與磁極相互垂直。
5. 磁力線的疏密程度,代表所在位置的磁場強度。
6-1.1 磁場與磁力線
P204
6第六章 / 6-16-1.3 庫侖磁力定律
磁極 (M) 作用力 (F) 的大小,與兩磁極強度的乘積成正比,
而與兩磁極之間隔距離 (d) 的平方成反比。
庫侖磁力定律:
P205
8第六章 / 6-16-1.3 庫侖磁力定律
P205
9第六章 / 6-1
P205
6-1.3 庫侖磁力定律
10第六章 / 6-1
P206
6-1.3 庫侖磁力定律
11第六章 / 6-16-1.4 磁場強度
定義: 單位磁極在磁場某點之作用力。
公式: 牛頓 / 韋伯
磁極在磁場之磁場強度: 牛頓 / 韋伯
名稱 磁場強度 作用力 磁極 距離
符號 H F M d
單位 牛頓 / 韋伯
牛頓 韋伯 公尺
P207
13第六章 / 6-1
P208
6-1.4 磁場強度
14第六章 / 6-1
P208
6-1.4 磁場強度
15第六章 / 6-16-1.5 磁通密度與導磁係數
磁通 (Φ) :在磁場中,穿過磁路之磁力線的總數 。在 SI制,磁通量的單位是韋伯 (Webers) ;在 CGS 制為線或馬克士威。
磁通密度 (B) :磁力線垂直通過每單位面積的總數量。在 SI 制,單位是特士拉 (Teslas) 或韋伯 /平方米 (Wb/m2)
在 CGS 制為高斯或線 / 平方公分。
公式:
導磁係數 :在磁場中,磁通密度 (B) 與磁場強度 (H) 的比值。
公式:
P209
17第六章 / 6-1
P210
6-1.5 磁通密度與導磁係數
18第六章 / 6-1
P211
6-1.5 磁通密度與導磁係數
19第六章 / 6-16-1.6 磁路之歐姆定律
在磁場中,磁性物質建立磁力線時,產生之阻力。磁阻:
公式: 安匝 / 韋伯 (At/W
b)
磁動勢: 在磁性物質中,建立磁力線所需之外力 。
導磁係數與磁阻成反比, μ 愈大, R 愈小。
P212
20第六章 / 6-1
公式:
CGS 制: F=0.4πNI=1.257NI 單位為吉柏 磁動勢 (F) 與線圈繞製之圈數 (N) ,及流過線圈之電流 (I) 成正比。
磁路歐姆定律或稱羅蘭定律 :磁通與磁動勢成正比,而與磁阻成反比。
單位長度的磁動勢稱為磁化力 (H) ,即磁場強度。
為磁路之長度,單位為公尺 (m)
F=NI 單位為安匝 ( 安培匝數之簡稱 )
6-1.6 磁路之歐姆定律
P212
21第六章 / 6-1
圖例:設磁動勢 F=NI=50 安匝,磁路長度為 0.5 公尺,則磁化力 H 為多少?
( 安匝 / 公尺, At/m)
磁通流動之方向,可用安培右手定則判斷。
6-1.6 磁路之歐姆定律
P213
22第六章 / 6-1
P213
6-1.6 磁路之歐姆定律
23第六章 / 6-1
P214
6-1.6 磁路之歐姆定律
24第六章 / 6-16-1.7 磁化曲線與磁滯
磁化曲線又稱 μ – H曲線:
指磁通密度維持定值,磁化力與導磁係數之關係。
圖示當磁化力 (H) 增強時,導磁係數會隨著先增至
最大值,再降低至最低值。
P215
25第六章 / 6-1
導磁係數保持定值,磁通密度 (B) 與磁化力 (H) 成正比,
兩者之關係,可以 B – H 曲線 說明。
6-1.7 磁化曲線與磁滯
P216
26第六章 / 6-1
1. 曲線 a-b ,磁通密度為最大值 Bmax ,磁化力為定值 Hs , b 點稱為飽和點。 2. 曲線由 b 降至 c ,表示磁性物質仍保有相當的磁性,此為殘 ( 或剩 ) 磁 。3. 曲線段 0c 部份稱為頑磁性。永久磁鐵用此殘餘的磁通密度製成。
4. 曲線由 c 至 d 。磁通密度為 0 ,需要之磁化力 -Hd 稱為矯頑磁力。
由 b-c-d-e-f-b 形成完整之封閉曲線,稱曲線為鐵磁性物質之磁滯曲線 。
6-1.7 磁化曲線與磁滯
P216
27第六章 / 6-16-1.8 電感器之種類
電感器之等效電路:
每個電感器 L 都存有線圈電阻 R 及雜散電容 C ,不過在分析時,皆視電感器為理想元件。
P217
28第六章 / 6-1
電感器之符號 :
6-1.8 電感器之種類
P217
29第六章 / 6-16-1.8 電感器之種類
P218
30第六章 / 6-16-1.8 電感器之種類
P219
31第六章 / 6-16-1.8 電感器之種類
P220
32第六章 / 6-1
電感器之種類 :
名稱 外觀 特性 應用
固定電感器分佈電容大穩定性差
網路、電信電腦、交流電源
射頻電感器 高頻,高共振頻率及高 Q 值
全球定位系統無線網絡
功率電感器 整流、濾波 電源供應器 直流 / 直流轉換器
晶片電感器 去除傳導雜訊及輻射雜訊 通訊器材
6-1.8 電感器之種類
P220
33第六章 / 6-26-2.1 自感
電感電路:
圖示線圈單獨形成之磁場稱為自感。單位電流產生之磁通鏈稱為電感量,以 L 表示 。
公式:
N 為線圈繞有之圈數,單位為匝;Φ 為磁通或磁力線之代號, SI 單位為韋伯 (Wb) 。
P221
34第六章 / 6-2
螺管型鐵心 :
公式: 亨利 (H)
說明: μ 為鐵心之導磁係數, μ=B/H ;A 是鐵心之截面積,單位為平方公尺。
電感值亦可與流經線圈之電流及產生之磁量無關,而與鐵心之磁阻成反比。
P221
6-2.1 自感
35第六章 / 6-2
P222
6-2.1 自感
36第六章 / 6-2
P222
6-2.1 自感
37第六章 / 6-26-2.2 互感
P223
38第六章 / 6-2
3. 耦合係數為交鏈磁通量與電流磁通量之比值:而互感量為:
1. 圖 (a) ,磁通 Φ12 稱交鏈磁通。數學式: 2. 圖 (b) ,磁通 Φ21 稱交鏈磁通。數學式:
6-2.2 互感
P224
39第六章 / 6-2
P225
6-2.2 互感
40第六章 / 6-26-2-3 電感器的串聯
1. 無互感的串聯 :
總電感值為各電感值之和:
P226
41第六章 / 6-2
2. 具互感的串聯 :(1). 串聯互助:兩線圈產生之磁通方向相同。
a. 線圈 N1 之電感值為: L1+
M b. 線圈 N2 之電感值為: L2+M
總電感值 LT 的數學式為:
LT=L1+L2+2M
6-2-3 電感器的串聯
P227
42第六章 / 6-2
(2). 串聯互消:兩線圈產生之磁通方向相反。
a. 線圈 N1 之電感值為: L1 - M
b. 線圈 N2 之電感值為: L2 - M
總電感值 LT 的數學式為: LT=L1+L2- 2M
6-2-3 電感器的串聯
P227
43第六章 / 6-2
實例:如圖所示,若 L1=2H 、 L2=3H 、 L3=2.5H ,則總電感量為多少?
1. 先求各別線圈之有感電感量。L1 之純量 L1 =2-0.7+0.6=1.9(H)
L2 之純量 L2 =3-0.7-0.9=1.4(H)
L3 之純量 L3 =2.5-0.9+0.6=2.2(H)
2. 最後求出三線圈合成之電感量。總電感量 LT= L1’+ L2’+ L3’=1.9+1.4+2.2=5.5(H)
6-2-3 電感器的串聯 P228
44第六章 / 6-2
P228
6-2-3 電感器的串聯
45第六章 / 6-2
P229
6-2-3 電感器的串聯
46第六章 / 6-2
P230
6-2.4 電感器的並聯
47第六章 / 6-26-2.4 電感器的並聯
無互感的並聯 :
P230
總電感值之求法,如同求並聯之總電阻值
48第六章 / 6-2
實例: 試求三電感並聯之總電感值為多少?
實例: 如圖所示為有感並聯電感電路,試求總電感值為何?
6-2.4 電感器的並聯
圖示為並聯互消。
P232
49第六章 / 6-2
P232
6-2.4 電感器的並聯
50第六章 / 6-26-2.5 電感器儲存之能量
儲能公式:
名稱 能量 電感 電流
符號 W L I
單位 焦耳 J 亨利 H 安培 A
P233
51第六章 / 6-2
P233
6-2.5 電感器儲存之能量
52第六章 / 6-3
P235
6-3 電磁效應
53第六章 / 6-36-3 電磁效應
1. 安培右手定則:
P235
55第六章 / 6-3
2. 夫來明左手定則 :
6-3 電磁效應 P236
57第六章 / 6-36-3 電磁效應
3. 螺管定則 :
P236
58第六章 / 6-3
公式:
名稱 作用力 磁通密度 有效長度 電流
符號 F B I
單位 牛頓 Nt 韋伯 /米 2 米 m 安培 A
作用力與夾角:
P238
6-3 電磁效應
59第六章 / 6-3
公式:
名稱 感應電勢 磁通密度 有效長度 速度
符號 e B v
單位 伏特 V 韋伯 /米 2 米 m 米 /秒 m/s
夾角若為 90 度,導體移動方向與磁場垂直,則導之感應電勢最大,即 最大。
P238
6-3 電磁效應
60第六章 / 6-3
P238
6-3 電磁效應
61第六章 / 6-3
P239
6-3 電磁效應
62第六章 / 6-3
P240
6-3 電磁效應
63第六章 / 6-3
公式: 介質若為空氣, μ=4π×10-7 亨利 /米
P241
6-3 電磁效應
64第六章 / 6-3
P241
6-3 電磁效應
65第六章 / 6-46-4.1 法拉第定律
實驗:
線圈感應之電勢:SI 制單位為韋伯 /秒, dΦ/dt 為磁通隨時間變動的變化量,CGS 制單位為馬克士威。
P242
67第六章 / 6-46-4.2 冷次定理
線圈感應之電勢的公式:
負號表示感應電勢的方向為反抗原磁通的變化,感應電勢又稱反電勢。
P243
68第六章 / 6-46-4.3 自感電勢與互感電勢
電感量與感應電勢之關係:
;
互感電勢之公式:
P244
69第六章 / 6-4
P244
6-4.3 自感電勢與互感電勢
70第六章 / 6-4
P245
6-4.3 自感電勢與互感電勢
71第六章 / 6-4
P246
6-4.3 自感電勢與互感電勢
72第六章 / 6-4
P246
6-4.3 自感電勢與互感電勢
73第六章 / 6-46-4.4 夫來明右手定則
操作:
食指先指出磁力線方向
中指表示電流方向
再伸出姆指指出導體移動方向
P247
74第六章
75第六章
76第六章
77第六章
78第六章
79第六章