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2019-2020年新課標人教版2-1選修二4.3《三相交變電流》WORD教案1 【學習目標要求】 1．知道三相交變電流，知道它們是如何產(chǎn)生的，知道三相交變電流的一些特點． 2．知道什么是星形連接、三角形連接、零線、火線、線電壓和相電壓，知道三相四線制． 3．知道電磁驅(qū)動現(xiàn)象和感應電動機的原理、構(gòu)造以及感應電動機的優(yōu)點． 【教材內(nèi)容透析】 1．三相交變電流 只有一個線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動，電路中只產(chǎn)生一個交變電動勢，這樣產(chǎn)生的電流叫單相交變電流． 若有三個線圈互成120的固定在同一個鐵芯上，在勻強磁場中同時勻速轉(zhuǎn)動，如圖18－6－1所示，電路中同時產(chǎn)生三個交變電動勢，發(fā)出的電流就叫三相交變電流（AX、BY、CZ互成120角，A、B、C分別叫始端，X、Y、Z分別叫末端）． 2．三相交變電流的特點及描述 （1）三相交變電流的周期和最大值都相同，三相交流發(fā)電機相當于三個獨立的電源同時供電，如圖18－6－2所示． （2）三相交變電流不同時為零或同時達到最大值，它們到達零值（即通過中性面）和最大值的時間依次落后周期． （3）圖像：三相交變電動勢隨時間的變化關(guān)系都是按正弦或余弦規(guī)律變化，以線圈AX位于中性面上時開始計時，三相交變電流的圖像如圖18－6－4．可以發(fā)現(xiàn)，到達零值（即通過中性面）和最大值的時間依次落后周期，從數(shù)學的角度來看，把圖像依次向右移動周期． 3．三相交變電流電路的連接 （1）三相四線制 在實際應用中，三相發(fā)電機和負載都不是像圖18－6－2那樣連接，因為這樣連接起來比起單相供電沒有什么優(yōu)越之處。我們把圖18－6－2中的三個線圈的末端和負載相連的三根導線合在一起（成為中性線），只用四根導線連接，這種連接方式叫做三相四線制，如圖18－6－3所示． 三相四線制中燈泡連接如圖18－6－5所示． （2）星形連接（Y） 如圖18－6－3所示的電路連接方式叫星形連接，符號為Y． 在星形連接中，端線和中性線之間的電壓就是相電壓．測量和計算表明，線電壓是相電壓的倍．即： 在我國日常電路中，相電壓是220V，線電壓是380V．因此在三相四線制中，可以提供兩種電壓（220伏、380伏），照明和動力可以共用，相電壓220伏供給照明，線電壓380伏供給動力． （3）三角形連接（△） 如果把發(fā)電機的三個線圈的始端和末端依次相連，并照圖18－6－6那樣跟電阻相連，這種連接叫做三角形連接，符號為△． 在三角形連接中，每兩條端線之間的電壓就是其中一個線圈的相電壓，所以線電壓等于相電壓．即： 4．感應電動機 （1）電磁驅(qū)動現(xiàn)象：在磁鐵中間放一個鋁框，如果轉(zhuǎn)動磁鐵，造成一個旋轉(zhuǎn)磁場，鋁框就隨著轉(zhuǎn)動，這種現(xiàn)象叫做電磁驅(qū)動現(xiàn)象． （2）感應電動機的原理：三相交變電流也能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，三個相同的線圈互成120角，并把它們接入三相交變電流電路中，通電時可以看到線圈中間的鋁框轉(zhuǎn)動起來，感應電動機就是根據(jù)這個原理制成的． （3）感應電動機的結(jié)構(gòu)：感應電動機有一個定子和一個轉(zhuǎn)子． 在定子的內(nèi)側(cè)的凹槽里，嵌有互成120角的三組線圈，把這三組線圈用星形接法或三角形接法連入三相交變電路中，就會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場． 轉(zhuǎn)子是由鐵芯和嵌在鐵芯上的閉合導體構(gòu)成．閉合導體像個鼠籠，相當于上述的鋁框，有了旋轉(zhuǎn)磁場，它就旋轉(zhuǎn)起來． （4）感應電動機的優(yōu)點：感應電動機結(jié)構(gòu)簡單，在制造、使用和保養(yǎng)上也都比較簡單方便．能廣泛地應用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，是三相交變電流的突出優(yōu)點． 【綜合思維點撥】 例1 圖18－6－7所示的為三相交變電流電源，連在電路中的各電阻絲的阻值都相同，變壓器都是電壓比為2∶1的降壓變壓器，這些電阻絲消耗功率大小順序排列（從大到?。獮椋? ） A． B． C． D． 解析 由于電阻絲的阻值都相同，要比較各電阻絲消耗的功率，由得只要比較各電阻兩端的電壓．的電阻所接的變壓器原線圈兩端的電壓為相電壓，設(shè)為220V，經(jīng)變壓后電阻兩端的電壓為110V；而電阻所接變壓器原線圈兩端的電壓為線電壓，設(shè)為380V，經(jīng)變壓后電阻兩端的電壓為190V；和兩電阻兩端的電壓分別為相電壓220V和線電壓380V，電阻絲兩端的電壓分別是110V、190V、220V和380V．所以電阻消耗的功率最大，其次分別是． 答案 B 點拔 此題綜合了變壓器的有關(guān)知識和三相交變電流三相四線制情況下的相電壓與線電壓的關(guān)系．每個線圈兩端的電壓叫做相電壓，兩條端線之間的電壓叫做線電壓．在三相四線制電路中，相電壓為220V，線電壓即為380V． 【思維障礙點撥】 例2 額定電壓均為220V的三個相同的燈泡，按星形接法連接在線電壓為380、相電壓為220V的三相交變電路中，結(jié)果電路的中性線斷了，又將一個燈泡從電路中取下，這時電路中每個燈泡兩端的電壓為__________伏． 解析 星形接法下中性線未斷時，各電燈兩端的電壓為相電壓220V，中性線斷了，又將一個燈泡從電路中取下，那兩個燈泡就串聯(lián)接在兩個端線之間，兩燈泡兩端的電壓為線電壓380V，兩燈泡相同，每個燈泡兩端的電壓都為190V． 答案 190V 點拔 會畫出電路中性線斷了，一個燈泡取下后的電路圖，分析此時剩下兩電阻是接在兩端線之間，兩電阻兩端的電壓為線電壓380V． 【研究性學習】 課題：直流電機和磁懸浮列車 目的：解直流電機的原理和構(gòu)造，了解磁懸浮列車的基本原理和大致構(gòu)造及優(yōu)點，了解超導現(xiàn)象在磁懸浮列車中的重要作用．激發(fā)學生學習物理的興趣． 問題： 1．使人們研制直流電機的設(shè)想是什么？ 2．直流電機的原理是什么？初級和次級的作用各是什么？ 3．磁懸浮列車和直流電機的聯(lián)系是什么？ 4．磁懸浮列車的基本原理是什么？有哪些優(yōu)點？ 5 為什么超導現(xiàn)象在磁懸浮原理中有重要作用？ 方法提示：閱讀課本材料，或查閱有關(guān)資料，或上網(wǎng)查閱有關(guān)磁懸浮列車在世界各國特別是我國的發(fā)展狀況． 【同步達綱練習】 1．在圖18－6－5所示的三相四線制電路中，相電壓是220V．現(xiàn)有“220V，100W”的燈泡90盞，第一相安裝40盞，第二相安裝30盞，第三相安裝20盞．求燈泡全接通時，各個相電流和線電流． 2．如果電源采用圖18－6－8所示的三角形連接，線電壓和相電壓的關(guān)系是怎樣的？設(shè)各相線圈的情況相同？ 參考答案 【同步達綱練習】 1．第一、二、三相相電流為18.2A、13.6A、9.1A，各個線電流分別等于相電流．（點撥：在星形連接中，一根端線連“接一”相負載，各個線電流分別等于相電流．正常發(fā)光時流過每盞燈的電流為I＝P/U＝100/220＝5/11（A），所以第一相的相電流，第二、三相的相電流分別為30I、20I） 2．線電壓和相電壓相等，即（點撥：三個線圈的始端和末端分別相連，因此每兩條端線之間的線電壓就是其中一個線圈的相電壓）