1、想一想想一想导入新课导入新课磁悬浮列车是磁悬浮列车是怎样动起来的？怎样动起来的？第四章第四章第三节第三节三相交变电流三相交变电流1.知道三相交变电流及其线电压和相电压。知道三相交变电流及其线电压和相电压。教学目标教学目标知识与能力：知识与能力：2.知道三相四线制供电。知道三相四线制供电。3.了解感应电动机的构造和原理。了解感应电动机的构造和原理。1.通过实验努力培养学生的动手操作能力。通过实验努力培养学生的动手操作能力。过程与方法：过程与方法：2.通过小组讨论的方式培养学生将知识进通过小组讨论的方式培养学生将知识进行类比、迁移的能力。行类比、迁移的能力。3.通过课堂联系培养学生用数学通过课堂联
2、系培养学生用数学工具解决物理问题的能力。工具解决物理问题的能力。2.让学生在学习过程中体会三相让学生在学习过程中体会三相交流的对称美。交流的对称美。情感与态度：情感与态度：1.通过了解我国的电力事业的发通过了解我国的电力事业的发展培养学生的爱国热情。展培养学生的爱国热情。1.三相交变电流及其线电压和相电压。三相交变电流及其线电压和相电压。2.三相四线制供电。三相四线制供电。三相交变电流及其线电压和相电压。三相交变电流及其线电压和相电压。教学重难点教学重难点重点：重点：难点：难点：1.三相交变电流的产生。三相交变电流的产生。2.星形联结（星形联结（Y）。）。3.三角形联结（三角形联结（）。）。本
3、节导航本节导航4.感应电动机。感应电动机。三相交变电流的产生三相交变电流的产生 三相交流电由三相交流发电三相交流电由三相交流发电机产生，其过程与单相交流电基机产生，其过程与单相交流电基本相似。本相似。定子定子AXYCBZSN转子转子 它由定子（磁极）它由定子（磁极）和转子（电枢）组成。和转子（电枢）组成。定子中放三个线圈：定子中放三个线圈：A XB YC Z首端首端末端末端 转子装有磁极并以转子装有磁极并以 的速度旋的速度旋转。三个线圈中便产生转。三个线圈中便产生三个单相电三个单相电动势。动势。大小相等，频率相同，相位互差大小相等，频率相同，相位互差120Em BeAeCe 三相交变电流到达零
4、值和峰值三相交变电流到达零值和峰值的时间，一次落后的时间，一次落后1/3周期周期,隐含着隐含着相位落后相位落后120，这是，这是三相交流电三相交流电的实质。的实质。星形联结（星形联结（Y）如果将线圈的如果将线圈的U2、V2、W2和负和负载之间用一根导线连接，这种方法成载之间用一根导线连接，这种方法成为星形联结。为星形联结。中性点中性点Ce（中性线）（中性线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）（火线）CeBeAXYCBZNAe三相四线制三相四线制 通常将三个末端联在一起，通常将三个末端联在一起，称为称为中性点中性点或或零点，零点，用用N表示表示 从中性点从中性点N引出的导线称引出的导线称为
5、为中性线，中性线，也称也称零线零线 从三个首端从三个首端A、B、C分别分别引出相线（即引出相线（即火线火线）。）。相相 电电 压压 三相电源三相电源星形接法的两组电压星形接法的两组电压每个线圈两端的电压成为每个线圈两端的电压成为相电压相电压CNCeCeBeABAeANuBNuCNu线线 电电 压压两条端线之间的电压成为两条端线之间的电压成为线电压线电压ABuBCuCAuCBN注意规定的注意规定的正方向正方向线电压和相电压在线电压和相电压在大小大小上的关系：上的关系：U3Upl Up-为相电压为相电压 lU-为线电压为线电压线电压和相电压在线电压和相电压在相位相位上的关系：上的关系：线电压也是对
6、称线电压也是对称的，在相位上比相应的，在相位上比相应的相电压领先的相电压领先30o。在日常生活与工农业生产中，多数在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为：用户的电压等级为：380VU 、220V UlP相线相线零线零线保护接地线保护接地线入户的只入户的只是三相中是三相中的某一单的某一单相电路相电路三角形联结（）三角形联结（）ACAuAXYCBZABuBCuBC 将三相电源的三个绕组始、末端顺将三相电源的三个绕组始、末端顺次相联，接成一个闭合三角形，再从三次相联，接成一个闭合三角形，再从三个联接点个联接点U、V、W分别分别 引出三根输电线引出三根输电线L1、L2、L3，如图上图所示，这就
7、构成，如图上图所示，这就构成了三相电源的三角形显然，这种接法只了三相电源的三角形显然，这种接法只有三线制。有三线制。线电压即相电压线电压即相电压 在生产实际中，由于三相发电机产在生产实际中，由于三相发电机产生的三相电压只是近似正弦波，数值也生的三相电压只是近似正弦波，数值也并非完全相等，所以作并非完全相等，所以作形联接时，即形联接时，即使接法正确，也会出现环路电流。因此，使接法正确，也会出现环路电流。因此，三相发电机的绕组极少接成三相发电机的绕组极少接成形，通常形，通常是是Y形联接。只有三相变压器有时会根形联接。只有三相变压器有时会根据需要采用据需要采用形联接。形联接。应用实例应用实例-照明电
8、路照明电路ACB.一层楼一层楼二层楼二层楼三层楼三层楼N正确接法正确接法:每层楼的每层楼的灯相互并联灯相互并联,然后分然后分别接至各相电压上。：别接至各相电压上。：则每盏灯上都可得到额定的工作电压则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。零线上不能加零线上不能加刀闸和保险刀闸和保险感应电动机感应电动机三相感应电动机是由定子和转子组成三相感应电动机是由定子和转子组成 在定子内侧嵌有互成在定子内侧嵌有互成120角的称为定角的称为定子绕组的三组线圈。子绕组的三组线圈。把三组线圈按照星形联结法或者三角把三组线圈按照星形联结法或者三角形联结法连入三相电路，就可以产生旋转形联结法连入三相电路，就可以产生旋
9、转磁场，它就转起来了。磁场，它就转起来了。鼠笼式感应电动机剖面图鼠笼式感应电动机剖面图 采用特殊的方法也可以使单相交采用特殊的方法也可以使单相交变电流产生旋转磁场，制作单相感应变电流产生旋转磁场，制作单相感应电动机。电动机。洗衣机、电风扇等家用电器安装洗衣机、电风扇等家用电器安装的是单相感应电动机。的是单相感应电动机。课堂小结课堂小结1.交变电流：大小和方向都随时间作周期交变电流：大小和方向都随时间作周期性变化的电流。性变化的电流。2.交变电流的变化规律：交变电流的变化规律：方向变化规律方向变化规律-线圈平面每经过中性线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次；线圈面一次，感应电流的方
10、向就改变一次；线圈转动一周，感应电流的方向改变两次。转动一周，感应电流的方向改变两次。大小变化规律大小变化规律-按正弦规律变化：按正弦规律变化：e=Emsint Em=NBS叫电动势的最大值叫电动势的最大值 i=Imsint I m=E m/R叫电流的最大值叫电流的最大值 u=Umsint Um=I m R叫电压的最大值叫电压的最大值1.关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流电流,以下说法中正确的是（以下说法中正确的是（）CA、线圈平面每经过中性面一次，感应电流方、线圈平面每经过中性面一次，感应电流方向就改变一次，感应电动势方向不变向就改变一次，感应电动势方向
11、不变 B、线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次、线圈每转动一周，感应电流方向就改变一次C、线圈平面经过中性面一次，感应电动势和、线圈平面经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都要改变一次感应电流的方向都要改变一次D、线圈转动一周，感应电动势和感应电流方、线圈转动一周，感应电动势和感应电流方向都要改变一次向都要改变一次课堂习题课堂习题解析：解析：线圈平面每经过中性面一次，感应线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，线圈转动一周，电流的方向就改变一次，线圈转动一周，感应电流的方向改变两感应电流的方向改变两 次。次。2.如图所示，一根通有交流电如图所示，一根通有交流电i=Imsin
12、t的的长直导线与一个闭合的矩形线圈在同一水长直导线与一个闭合的矩形线圈在同一水平面内，若线圈所受的磁场力的合力方向平面内，若线圈所受的磁场力的合力方向背离直导线，则交流电必处于每个周期内背离直导线，则交流电必处于每个周期内的（的（）A第一个第一个1/4周期内周期内B第二个第二个1/4周期内周期内C第三个第三个1/4周期内周期内D第四个第四个1/4周期内周期内dcbaitiOTT/4A、C解析：解析：由右手定则可知，第一个由右手定则可知，第一个1/4周期，线圈的磁周期，线圈的磁感应电流的方向为感应电流的方向为a-d-c-b，而磁感线的方向是，而磁感线的方向是向外的，所以，左手定则，线圈受的磁场力
13、的向外的，所以，左手定则，线圈受的磁场力的合力是向下的，即背离直导线。合力是向下的，即背离直导线。同理可以知道第二个同理可以知道第二个1/4周期和第四个周期和第四个1/4周期线周期线圈受的磁场力的合力是指向直导线；第三个圈受的磁场力的合力是指向直导线；第三个1/4周期线圈受的磁场力的合力是背向直导线。周期线圈受的磁场力的合力是背向直导线。方法一：方法一：答案：答案：A、C方法二：方法二：由楞次定律可知，当电流增加时，磁通量由楞次定律可知，当电流增加时，磁通量增加，为阻止磁通量的增加，线圈将远离增加，为阻止磁通量的增加，线圈将远离导线；再由牛顿第二定律可知线圈受的磁导线；再由牛顿第二定律可知线圈
14、受的磁场力的合力是背向直导线。由此得到答案场力的合力是背向直导线。由此得到答案A、C。3.交流发电机工作时的电动势的变化规律为交流发电机工作时的电动势的变化规律为e=EmSint，如果转子的转速和匝数均提高一倍，如果转子的转速和匝数均提高一倍，其它条件不变，则电动其它条件不变，则电动 势的变化规律将变化为势的变化规律将变化为（）A.e=EmSin2tB.e=2EmSin2tC.e=4EmSin4tD.e=2EmSintC高考链接高考链接1.(2009福建福建)一台小型发电机产生的电动势随时间一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图甲所示。已知发电机变化的正弦规律图象如图甲所示。已
15、知发电机线圈内阻为线圈内阻为5.0，则外接一只电阻为，则外接一只电阻为95.0的灯泡，的灯泡，如图乙所示，则如图乙所示，则()A.电压表电压表v的示数为的示数为220v B.电路中的电流方向每秒钟改变电路中的电流方向每秒钟改变50次次C.灯泡实际消耗的功率为灯泡实际消耗的功率为484w D.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2JD解析解析:电压表示数为灯泡两端电压的有效值电压表示数为灯泡两端电压的有效值,由图像知电动势的最大值由图像知电动势的最大值Em=V，有效值，有效值E=220V，灯泡两端电压，灯泡两端电压，A错；由图像知错；由图像知T=0.02S，
16、一个周期内电流方向变化两次，一个周期内电流方向变化两次，可知可知1s内电流方向变化内电流方向变化100次，次，B错；灯泡错；灯泡的实际功率的实际功率,C错；电流的有效值，发电机错；电流的有效值，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为，线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为，D对。对。2.(2009浙江浙江)如图所示，在磁感应强如图所示，在磁感应强度大小为度大小为B、方向竖直向上的匀强、方向竖直向上的匀强磁场中，有一质量为、阻值为的闭磁场中，有一质量为、阻值为的闭合矩形金属线框用绝缘轻质细杆悬合矩形金属线框用绝缘轻质细杆悬挂在点，并可绕点摆动。金属线框挂在点，并可绕点摆动。金属线框从右侧某一位置静止开始释放，
17、在从右侧某一位置静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是（方向是（）BD.先是先是adcbadabcdadcbaA.dabcdB.dabcdadcbaC.先是先是，后是，后是，后是，后是 由楞次定律，一开始磁通量减小，由楞次定律，一开始磁通量减小，后来磁通量增大，由后来磁通量增大，由“增反增反”“”“减同减同”可知电流方向是可知电流方向是 dabcd解析：解析：课后习题答案课后习题答案1.D是中线，是中线，b、d间的电压为相电压间
18、的电压为相电压220V，能使家用，能使家用电器正常工作；需要电器正常工作；需要a、b、c、d四根电线，供给三四根电线，供给三相感应电动抽水机的正常工作。相感应电动抽水机的正常工作。2.提示：提示：2根电线，其中一根为相线（根电线，其中一根为相线（L），另一根为中），另一根为中性线（性线（N）；）；3根电线的一般为三根相线，四根电线的根电线的一般为三根相线，四根电线的其中其中3根为相线（根为相线（L），还有一根为中性线（），还有一根为中性线（N）。）。3.提示：为了尽量使三相电路用电平衡，根据单元的提示：为了尽量使三相电路用电平衡，根据单元的需求。一、二单元各为三相中的某一单相电路，第三需求。一
19、、二单元各为三相中的某一单相电路，第三相进入第三、四单元。相进入第三、四单元。产生正弦交流电不一定是矩形线圈在匀产生正弦交流电不一定是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动才强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动才能产生本题金属棒在导轨上作简谐运动切能产生本题金属棒在导轨上作简谐运动切割磁感线，也能产生正弦式交流电即使是割磁感线，也能产生正弦式交流电即使是线圈转动，也不一定是矩形线圈，也不一定线圈转动，也不一定是矩形线圈，也不一定绕线圈的对称轴只要是绕垂直于磁场方向绕线圈的对称轴只要是绕垂直于磁场方向的轴，无论什么形状的闭合线圈，产生的感的轴，无论什么形状的闭合线圈，产生的感应电流仍是正弦式交流电应电流仍是正弦式交流电拓展延伸拓展延伸
