2019-2020學年高中物理 第4章 遠距離輸電 第1節(jié) 三相交變電流學案 魯科版選修3-2
《2019-2020學年高中物理 第4章 遠距離輸電 第1節(jié) 三相交變電流學案 魯科版選修3-2》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2019-2020學年高中物理 第4章 遠距離輸電 第1節(jié) 三相交變電流學案 魯科版選修3-2(14頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第1節(jié) 三相交變電流 1.了解三相交流發(fā)電機的構(gòu)造和三相交變電流的產(chǎn)生及特點. 2.知道三相交變電源與負載的連接方式及線電壓與相電壓的關(guān)系. 3.了解三相交變電流在生產(chǎn)、生活中的廣泛應用. , [學生用書P46]) 一、三相交流發(fā)電機 1.定義:能同時生產(chǎn)出3相獨立的交變電流的發(fā)電機. 2.主要組成:電樞線圈和磁極. 3.分類 (1)功率相同的三相交流發(fā)電機與單相交流發(fā)電機在制造上沒有什么優(yōu)點.( ) (2)三相交流發(fā)電機與單相交流發(fā)電機一樣,主要組成部分是電樞線圈和磁極. ( ) (3)三相交流發(fā)電機可分為旋轉(zhuǎn)磁極式和旋轉(zhuǎn)電樞式兩類.( )
2、 提示:(1)× (2)√ (3)√ 二、三相交變電流的產(chǎn)生 1.三相交流電的產(chǎn)生:三個相同的線圈固定在一個鐵芯上,線圈平面互成120°角,鐵芯勻速轉(zhuǎn)動時,就相當于三個線圈在磁場里切割磁感線運動,就產(chǎn)生了三相交變電流. 2.三相交流電的特點:三個交變電動勢的最大值和周期都相同,但是它們達到最大值(或零值)的時刻不同,依次落后. 1.三相交流發(fā)電機就是將三個電樞互成120°放到如圖所示的磁場中,三個電樞線圈獨立產(chǎn)生交變電流并能順利向外供電.請回答以下幾個問題: (1)三相交流發(fā)電機的工作原理是什么? (2)假如三相交流發(fā)電機的三個線圈中有一個發(fā)生故障(燒斷),另外兩個線圈產(chǎn)
3、生的感應電動勢是否會發(fā)生變化?發(fā)生怎樣的變化? 提示:(1)由題圖可知線圈在磁場中轉(zhuǎn)動形成電流,故應是電磁感應現(xiàn)象. (2)三相交流發(fā)電機中的三個線圈獨立工作,若有一個線圈損壞,另外兩個線圈能夠正常工作,且產(chǎn)生的交變電流最大值、有效值、瞬時值及周期、頻率均不變. 三、電源與負載的連接方式 1.三相四線制:將發(fā)電機繞組的3個末端接在一起,引出一個公共接頭,從3個繞組的始端引出3根導線叫做相線,又叫端線(照明電路中常稱為火線),從公共接頭引出的導線叫做中性線,簡稱中線(或零線).這種連接方式叫做三相四線制. 2.三相三線制:如果三相負載完全對稱,則通過中線的電流為零,此時取消中線也不影響
4、三相電路的工作,三相四線制就變成了三相三線制. 3.相電壓和線電壓 (1)相電壓:火線與中線之間的電壓,一般為220 V. (2)線電壓:火線與火線之間的電壓,一般為380 V. (3)線電壓與相電壓之間的關(guān)系:U線=__U相. 4.負載與電源的連接方式 (1)三相四線制星形接法(如圖所示). (2)三相三線制星形接法(如圖所示). 2.從村莊的變壓器引出的輸電線通常有幾根線?是相線還是零線? 提示:通常有四根,有三根相線,一根零線. 三相交變電流的產(chǎn)生及特點[學生用書P47] 1.三相交變電流的產(chǎn)生:如圖所示,在勻強磁場中互成120°角分布著3個繞組A
5、X、BY、CZ,其中A、B、C為繞組的始端,X、Y、Z為繞組的末端,這3個繞組具有相同的匝數(shù)、繞向和速度. 2.三相交變電流的特點 (1)由于3個線圈相同,轉(zhuǎn)速相同,所以在每個線圈中產(chǎn)生的感應電動勢最大值和周期均相同,并且都按正(余)弦規(guī)律變化. (2)由于3個線圈在空間互成120°角,所以三個交流電達到峰值(或零值)的時間依次落后. (3)公式描述:以AX繞組通過中性面時開始計時,AX、BY、CZ中產(chǎn)生的感應電動勢分別是eA=Emsin ωt,eB=Emsin,eC=Emsin. (4)圖象描述: 命題視角1 三相交變電流的產(chǎn)生原理 (多選)下列關(guān)于三相交變
6、電流的產(chǎn)生原理的說法正確的是( ) A.發(fā)電機中3個繞組具有相同的匝數(shù)和繞向,互成60°角 B.在轉(zhuǎn)動過程中,每個繞組產(chǎn)生的感應電動勢的最大值和周期都相同 C.在轉(zhuǎn)動過程中,每個繞組產(chǎn)生的感應電動勢的瞬時值都相同 D.發(fā)電機的三個繞組在轉(zhuǎn)動過程中達到最大值的時間依次落后T [解析] 發(fā)電機中的三個繞組具有相同的匝數(shù)和繞向,且互成120°角,所以選項A錯誤;三個繞組具有的匝數(shù)相同,則產(chǎn)生的感應電動勢的最大值相同,周期相同,但由于它們互成120°角,所以達到最大值的時間依次落后個周期,故選項B、D正確,C錯誤. [答案] BD 命題視角2 三相交變電流的特點 (多選)有關(guān)三相
7、交變電流,下列說法正確的是( ) A.三相電壓分別達到最大值的時刻不同 B.在三相四線制供電線路中,線電壓是相電壓的倍 C.3只標有“220 V 100 W”的燈泡可按星形接法接入線電壓為380 V的三相四線制供電線路中,此時可省去中線 D.家用的單相用電器可接入三相四線制電路中的任意兩根導線之間 [解析] 三相電壓分別達到最大值的時間間隔為T,故A正確;在三相四線制供電線路中,線電壓是相電壓的倍,故B錯誤;在三相四線制電路中,線電壓為380 V,則相電壓為220 V,故3只“220 V 100 W”的燈泡可按星形接法接入,且負載對稱可省去中線,故C正確;三相四線制電路中任意兩火線
8、間的電壓為380 V,會燒壞用電器,故D錯誤. [答案] AC 電流與負載的連接方式[學生用書P47] 1.連接方式及特點 負載特點 三相負載對稱 三相負載不對稱 中線情況 中線中無電流,可以去掉 無零線 中線中有電流,必須保留中線 連接方式 三相三線制Y—Y接法 三相三線制△—△接法 三相四線制Y—Y接法 線相關(guān)系 U線=U相 U線=U相 U線=U相 2.電源與負載的連接圖 (1)三相四線制星形接法. (2)三相三線制三角形接法. (3)三相三線制星形接法. 3.相線、中線的區(qū)分:通常用黃、綠、紅三色分別標記相序為A、B、C的
9、相線,用黑色標記中線. 某三相交流發(fā)電機的線圈采用星形接法,每個線圈產(chǎn)生的電動勢的最大值為220 V,用它給三個完全相同的電爐供電,電爐的使用說明書上標有“220 V 2 000 W”字樣,現(xiàn)在把三個電爐同時接到電源上,要求電爐工作時不會被燒壞,不計發(fā)電機線圈的內(nèi)阻,則以下說法正確的是( ) A.三個電爐應采用三角形接法 B.三個電爐應采用星形接法 C.三個電爐采用三角形接法和星形接法時都能正常工作 D.若三個電爐采用星形接法,有中性線時每個電爐消耗的電功率為P1,中性線斷路后每個電爐消耗的電功率為P2,則P1>P2 [解題探究] 星形接法和三角形接法分別有哪些特點? [解析
10、] 由題意知,電源可以輸出兩種電壓,U相=220 V,U線=380 V.如果電爐采用三角形接法,則每個電爐兩端的電壓等于380 V,大于電爐的額定電壓,電爐被燒壞,而采用星形接法時,把電爐接在相線與中性線之間,電爐正常工作,選項B正確,A、C錯誤;因為三個電爐完全相同,采用星形接法,各相負載對稱,這時可去除中性線,電爐仍然正常工作,每個電爐消耗的電功率不變,故選項D錯誤. [答案] B 生產(chǎn)中的三相負載一般都是對稱負載,即三相負載相同,采用星形接法時,中性線中沒有電流,可以去掉中性線;如果三相負載不對稱,則中性線中有電流,不能去掉. 1.(多選)一臺相電壓為220 V的交流發(fā)電
11、機,向L、M、N三處用戶供應照明用電,用戶電燈的額定功率都相同,額定電壓都是220 V,線路如圖所示,則( ) A.三處用戶的電路連接都是正確的 B.用戶M的電路連接是錯誤的 C.用戶M兩端的電壓高于L和N兩端的電壓 D.在這個電路中相電壓與線電壓是一樣大的 解析:選AD.在三相三線制三角形接法中,相電壓與線電壓相等,都是220 V.因此,三處用戶的電路連接都是正確的.A、D正確. 線電壓和相電壓的關(guān)系[學生用書P48] 在三相電路的計算中,一要弄清連接方式,二要確定線電壓與相電壓的關(guān)系,電源的星形連接U線=U相,三角形連接U線=U相,負載的星形接法I線=I相,三角形接
12、法,I線=I相. 將實驗室里的手搖三相交流發(fā)電機三個線圈接上兩個交流電壓表,如圖所示,關(guān)于兩個電壓表的示數(shù)說法正確的是( ) A.甲表的示數(shù)等于乙表的示數(shù) B.甲表的示數(shù)小于乙表的示數(shù) C.甲表的示數(shù)大于乙表的示數(shù) D.無法判斷兩表的示數(shù)大小 [解析] 甲表測量的是相電壓,乙表測量的是線電壓,線電壓是相電壓的倍,即U乙= U甲,B正確. [答案] B 2.在三相交變電路中,下列說法正確的是 ( ) A.相電壓和線電壓一定相等 B.在三相電源為星形接法時,相電壓為380 V,線電壓為220 V C.在三相電源為三角形接法時,線電壓為380 V,相電壓為220
13、 V D.額定電壓為380 V的按三角形接法連接的電動機,用相電壓為220 V的星形接法連接的發(fā)電機供電,電動機仍可以正常工作 解析:選D.三相交流電源若按三角形接法,相電壓與線電壓相等,但在星形接法中線電壓為380 V,相電壓為220 V,U線= U相.因此D項中電動機仍可以正常工作. [隨堂檢測] [學生用書P48] 1.(多選)在勻速轉(zhuǎn)動的三相交流發(fā)電機中,關(guān)于三個線圈中產(chǎn)生的電動勢,下列說法正確的是( ) A.按相同規(guī)律變化,同時達到最大值和最小值 B.具有相同的有效值 C.具有相同的周期和頻率 D.具有相同的最大值 解析:選BCD.三相交流發(fā)電機中,三
14、個線圈具有相同的有效值、周期、頻率及最大值;但它們的相位相差為π.故B、C、D正確,A錯誤. 2.(多選)對于三相交流發(fā)電機的說法正確的是( ) A.三個單相交流發(fā)電機就組成一個三相交流發(fā)電機 B.三相交流發(fā)電機中有三個互成120°角的線圈,它們達到峰值的時刻依次落后個周期 C.三相交流發(fā)電機中的三個線圈是完全相同的,它們產(chǎn)生出三個瞬時值完全相同的交變電動勢 D.三相交流發(fā)電機中的三個線圈是完全相同的,它們產(chǎn)生出峰值和周期都相同的交變電動勢 解析:選BD.三相交流發(fā)電機中有三個線圈,相互成120°角,勻速轉(zhuǎn)動時,感應電動勢最大值和周期相同,只是達到峰值的時刻依次落后個周期.所以選
15、項B、D正確,A、C錯誤. 3.如圖所示為負載和發(fā)電機線圈間的連接線路圖,關(guān)于它們的接法,正確的結(jié)論是( ) A.都是△形連接 B.都是Y形連接 C.發(fā)電機線圈是△形連接,負載是Y形連接 D.發(fā)電機線圈是Y形連接,負載是△形連接 解析:選B.由圖知,發(fā)電機的三個線圈和負載的末端用一條導線連接起來,故都為星形接法,選項B正確. 4.如圖所示,A、B、C為三相交流電源,每個燈泡的額定電壓均為220 V,額定功率相同,則L與L′兩燈的實際功率之比為(設(shè)燈泡電阻恒定)( ) A.1∶2 B.2∶1 C.1∶3 D.3∶1 解析:選D.由題意知線電壓U線=220
16、V,對負載采用三角形接法,負載兩端的電壓都等于線電壓,因此L燈兩端電壓UL=U線=220 V.對負載采用星形接法來說,由于各相負載相同,每相負載的電壓為線電壓的倍,因此L′燈兩端電壓UL′=U線=V.設(shè)每盞燈的電阻為R,則L燈的實際功率PL==,L′燈的實際功率PL′==,故PL∶PL′=3∶1. 5.(多選)如圖所示,相線A、B、C和中性線N接在三相交流電源上,AB間的線電壓U=380sin(100πt)V,則( ) A.相線的電勢總是高于中性線的電勢 B.電流表示數(shù)為sin(100πt)A C.B、N兩端電壓的有效值為220 V D.通過R的電流方向每秒鐘改變100次 解
17、析:選CD.在三相交流電路中,相線與中性線間的電勢差按正弦規(guī)律變化,所以相線的電勢并非總是高于中性線的電勢,選項A錯誤;電流表示數(shù)指的是有效值而不是瞬時值,選項B錯誤;B、N兩端的電壓即為相電壓,由線電壓的最大值為380 V,有效值為380 V,可知相電壓應為220 V,選項C正確;因為交流電頻率f== Hz=50 Hz,可見電流方向每秒鐘改變100次,選項D正確. [課時作業(yè)] [學生用書P95(單獨成冊)] 一、單項選擇題 1.一臺三相電爐,銘牌上標有“220/380,△/Y”的字樣,由此可見 ( ) A.電爐每一相電熱元件的額定電壓是220 V B.電爐每一相電熱元件的額
18、定電壓是380 V C.供電線路線電壓是380 V,電爐的三相負載應采用三角形連接 D.供電線路線電壓是220 V,電爐的三相負載應采用星形連接 解析:選A.銘牌上“220/380,△/Y”的意義是供電線路都是星形接法,線電壓應為380 V;供電線路都是三角形接法,線電壓是220 V,故應選A. 2.關(guān)于三相交流電源與負載的連接方式,下列說法不正確的是( ) A.負載采用何種連接方式取決于負載的額定電壓 B.發(fā)電機采用星形接法,負載就必須采用星形接法 C.三相對稱負載可以接成三角形,也可以接成星形 D.三相四線制和三相三線制的星形接法中U相==220 V 解析:選B.負載采
19、用何種接法應取決于負載的額定電壓,A對.三相負載對稱時可以按星形或三角形連接,C對.星形接法中U線=U相,D對.發(fā)電機采用星形接法時,負載有星形、三角形兩種接法,B錯. 3.發(fā)電機三相繞組采用星形接法時,下列關(guān)于中性線的說法正確的是( ) A.中性線不能去掉 B.當三相負載不對稱時,中性線中無電流 C.中性線中一定沒有電流 D.當三相負載對稱時,中性線中無電流 解析:選D.三相四線制星形接法中,若三相負載對稱,則中性線中無電流,可以去掉,形成三相三線制接法;若三相負載不對稱,各相用電情況不一定相同,中性線中有電流通過,不能去掉.故選項D正確,A、B、C錯誤. 4.三相交流發(fā)電機
20、的三個線圈中A相的電壓為U=311sin(100πt)V,那么( ) A.三個線圈中交變電流的頻率都為100 Hz B.在t=0時,其他兩個線圈的輸出電壓也為零 C.若按星形接法,任意兩端線間的電壓最大值為380 V D.若按三角形接法,任意兩端線間的電壓為220 V 解析:選D.三相交流發(fā)電機每個線圈產(chǎn)生的感應電動勢的頻率、電壓有效值(或最大值)均相同,但由于在步調(diào)上不一致,所以某一時刻輸出電壓的瞬時值不同;又f== Hz=50 Hz;當三個線圈按星形接法時,線電壓U線=U相=× V≈381 V,其最大值U線m=U線≈539 V;當三個線圈按三角形接法時,U線=U相= V≈220
21、 V.故選項D正確. 5.三相電源的連接如圖所示,電路中的三個交流電壓表的示數(shù)U1、U2、U3間的關(guān)系是( ) A.U1∶U2=1∶ B.U1∶U3=1∶1 C.U2∶U3=1∶1 D.U2∶U3=1∶ 解析:選B.該接法是星形接法,采用三相四線制對外供電,三只交流電壓表,其中V1、V3測量的是相電壓,V2測量的是線電壓,選項B正確. 6.如圖所示,ABC為一個三相電源的供電線,三個對稱負載接成三相三線制三角形電路,如供電電壓穩(wěn)定,當負載改為星形接法時( ) A.負載的電壓增加到原來的倍 B.負載的電流減小到原來的 C.負載的功率增加到原來的3倍 D.負載的功
22、率減小到原來的 解析:選B.三相三線制三角形接法中每相負載的相電壓等于線電壓,星形接法當中U線=U相,由三相三線制三角形接法改為星形接法時,線電壓不變,所以相電壓變?yōu)樵瓉淼?,負載的電流減小到原來的,由P=可知,負載的功率減小到原來的,B對,A、C、D錯. 二、多項選擇題 7.關(guān)于三相交變電流,下列說法正確的是( ) A.三相交流發(fā)電機的三個線圈產(chǎn)生的交變電動勢有相同的周期和最大值 B.三相交流發(fā)電機的三個線圈的每一個線圈不可以單獨向外供電 C.三相交流發(fā)電機的三個線圈產(chǎn)生的電動勢同時達到最大值 D.三相交流發(fā)電機的三個線圈產(chǎn)生電動勢最大值的時間依次相差三分之一個周期 解析:選
23、AD.產(chǎn)生三相交變電動勢的三個線圈是相互獨立的,每一個都相當于一個獨立的電源,可以單獨供電,只是它們到達最大值的時間依次相差三分之一個周期,選項A、D正確,B、C錯誤. 8.動力供電線路中,采用三相四線制供電,交流電的頻率為50 Hz,兩根相線之間的電壓為380 V,則( ) A.相電壓為220 V B.線電壓最大值為380 V C.線電壓為相電壓的倍 D.交流電周期為0.02 s 解析:選ACD.在三相四線制中,如果線電壓為380 V(有效值),則相電壓一定為220 V,線電壓為相電壓的倍,所以A、C正確,B錯誤;由于f=50 Hz,所以周期為0.02 s,故D正確. 9.如
24、圖為三相四線制供電線路,L1、L2和L3是完全相同的三盞燈,都正常發(fā)光,那么( ) A.若OO′斷路,則三盞燈熄滅 B.若OO′斷路,三盞燈仍正常發(fā)光 C.若OO′和AA′同時斷路,則L2、L3將變暗 D.若OO′斷路、燈L1短路,則L2、L3將燒壞 解析:選BCD.由于三相負載相同,所以即使OO′斷路,三燈也能正常發(fā)光,A錯,B對;對于選項C,加在L2、L3上的電壓均為190 V,所以燈將變暗,C對;對于選項D,加在L2、L3上的電壓均為380 V,所以燈將燒壞,D對. 10.如圖所示,發(fā)電機每個繞組兩端的電壓(相電壓)為220 V,三個負載電阻均為100 Ω.下列說法中正
25、確的是( ) A.發(fā)電機繞組采用“Y”接法,負載采用“△”接法 B.每個負載電阻兩端的電壓為220 V C.每個負載電阻兩端的電壓為380 V D.通過每個負載的電流為3.8 A 解析:選ACD.對發(fā)電機而言,由于采用星形接法,所以如果相電壓為220 V,那么線電壓就是380 V,所以每個負載兩端的電壓為380 V,通過每個負載的電流為3.8 A. 三、非選擇題 11.把三組額定電壓均為220 V,額定功率分別為P1=1 000 W、P2=500 W、P3=2 000 W的白熾燈按如圖所示方式接入線電壓為380 V的三相電路中. (1)求流過每相負載的電流強度; (
26、2)A相負載斷開或短路時,對B、C兩相負載有何影響. 解析:(1)三個燈兩端的電壓U== V=220 V 由P=UI得三燈中的電流分別為 I1≈4.55 A,I2≈2.27 A,I3≈9.09 A. (2)由于有中性線,所以A相負載斷開或短路時,對B、C兩相負載無影響. 答案:(1)4.55 A 2.27 A 9.09 A (2)電壓不變,仍正常工作 12.在線電壓為380 V的三相交流電路中,如圖所示,接有三只電阻均為484 Ω的電燈.問: (1)這三只電燈屬何種接法?每只燈的電壓、電流、功率各是多少? (2)若L1燈的保險絲熔斷,則其余兩燈的電壓、電流、功率又各是多少
27、? (3)若L1燈短路,則其余兩燈的情況怎樣? 解析:(1)屬于星形接法,每只燈上的電壓為相電壓,即 U=220 V,根據(jù)歐姆定律和功率公式得: I== A≈0.45 A,P== W=100 W. (2)若L1燈保險絲熔斷,即斷開了一相,此時屬于線電壓加在BC兩端,這兩只燈每只燈上的電壓為U2=190 V,電流、功率分別是I2== A≈0.4 A, P2== W≈74.6 W. (3)若L1燈短路,則O點與A等電勢,L2、L3兩燈兩端的電壓均為線電壓380 V,均被燒毀. 答案:(1)星形接法 均為220 V 均為0.45 A 均為100 W (2)均為190 V 均為0.4 A 均為74.6 W (3)均被燒毀 14
- 溫馨提示:
1: 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
2: 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
3.本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
5. 裝配圖網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 110中國人民警察節(jié)(筑牢忠誠警魂感受別樣警彩)
- 2025正字當頭廉字入心爭當公安隊伍鐵軍
- XX國企干部警示教育片觀后感筑牢信仰之基堅守廉潔底線
- 2025做擔當時代大任的中國青年P(guān)PT青年思想教育微黨課
- 2025新年工作部署會圍繞六個干字提要求
- XX地區(qū)中小學期末考試經(jīng)驗總結(jié)(認真復習輕松應考)
- 支部書記上黨課筑牢清廉信念為高質(zhì)量發(fā)展營造風清氣正的環(huán)境
- 冬季消防安全知識培訓冬季用電防火安全
- 2025加強政治引領(lǐng)(政治引領(lǐng)是現(xiàn)代政黨的重要功能)
- 主播直播培訓直播技巧與方法
- 2025六廉六進持續(xù)涵養(yǎng)良好政治生態(tài)
- 員工職業(yè)生涯規(guī)劃方案制定個人職業(yè)生涯規(guī)劃
- 2024年XX地區(qū)黨建引領(lǐng)鄉(xiāng)村振興工作總結(jié)
- XX中小學期末考試經(jīng)驗總結(jié)(認真復習輕松應考)
- 幼兒園期末家長會長長的路慢慢地走