2022年高二物理《三相交變電流》教案

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1、2022年高二物理《三相交變電流》教案 教學(xué)目的 1.使學(xué)生了解三相交流電的產(chǎn)生及其特點(diǎn). 2.使學(xué)生了解三相交流電路的連接方法. 教具 單相交流電的產(chǎn)生示教模型;三相交流發(fā)電機(jī)模型;靈敏電流計(jì);交流電壓表;三相電路示教板;電池;小燈泡;安培表;伏特表等. 教學(xué)過程 一、復(fù)習(xí)單相交流電的產(chǎn)生 出示單相交流電的產(chǎn)生示教模型,依據(jù)模型簡述交流電的產(chǎn)生及交流電的特點(diǎn). 提問: 1.在交流電產(chǎn)生的過程中,矩形線圈轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)線圈中的電流最大?什么位置電流為零?(線圈平面平行磁感線:中性面) 2.兩個(gè)完全相同的交流發(fā)電機(jī),其矩形線圈也以相同的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng),那么這兩個(gè)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的

2、交變電動(dòng)勢有何異同?(交變電動(dòng)勢的頻率、最大值相同;達(dá)到最大值時(shí)刻不同) 3.如果把三個(gè)相同的矩形線圈固定在同一軸上,并使之在勻強(qiáng)磁場中轉(zhuǎn)動(dòng),這三個(gè)線圈是否都產(chǎn)生電動(dòng)勢?為什么?(產(chǎn)生,穿過每個(gè)線圈回路的磁通量都發(fā)生變化) 二、新課教學(xué) 1.三相交流電的產(chǎn)生. 利用“提問3”引入新課·出示三相交流模型發(fā)電機(jī),簡介其構(gòu)造后,演示三相交變電流的產(chǎn)生:將三個(gè)靈敏電流計(jì)分別接到發(fā)電機(jī)的三個(gè)線圈上,搖動(dòng)發(fā)電機(jī)的線圈,三個(gè)靈敏電流計(jì)都將擺動(dòng).歸納實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明:三個(gè)線圈均能產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(電流計(jì)指針來回?cái)[動(dòng)).引導(dǎo)學(xué)生比較單、三相交流發(fā)電機(jī)的異同. (1)單相交流發(fā)電機(jī)和三相交流發(fā)電機(jī). 單相發(fā)

3、電機(jī):只有一個(gè)線圈,產(chǎn)生一個(gè)交變電動(dòng)勢. 三相發(fā)電機(jī):有三個(gè)互成120°的線圈,產(chǎn)生三個(gè)交變電動(dòng)勢.每個(gè)線圈產(chǎn)生交變電動(dòng)勢的原理跟單相發(fā)電機(jī)的原理相同. (2)三相交變電流的特點(diǎn). 重做三相交變電流產(chǎn)生的演示實(shí)驗(yàn),搖動(dòng)線圈盡量均勻.讓學(xué)生仔細(xì)觀察三個(gè)電流計(jì)指針擺動(dòng)的情況,并讓學(xué)生思考:三個(gè)電流計(jì)指針擺動(dòng)情況有何異同?它們所反映的三個(gè)交變電動(dòng)勢有何異同? 引導(dǎo)學(xué)生分析:三個(gè)交變電動(dòng)勢的頻率相同、最大值相同、達(dá)到最大值的時(shí)刻依次落后三分之一周期的原因. (3)三相交變電流的圖象. 先依據(jù)單相交變電流的圖象畫出A相交變電動(dòng)勢的圖象,然后讓學(xué) 的B和C相交變電動(dòng)勢的圖象. 圖象直觀

4、地表達(dá)了三相交變電流各相電動(dòng)勢的異同. (4)三相交變電流的供電. 依據(jù)教材圖18-22所示的電路介紹三相六線制供電電路.該電路使三相交流電成為三個(gè)獨(dú)立的電源給各自的負(fù)載供電,顯示不出三相交流電供電的優(yōu)越性.實(shí)際供電中是用四條或三條導(dǎo)線供電. 2.星形連接. 由三相六線供電演變?yōu)槿嗨木€供電,需要幫助學(xué)生解決以下問題:三相交流電使用公共的中線時(shí),各相電流怎樣形成通路?各相之間會(huì)不會(huì)產(chǎn)生相互影響的現(xiàn)象? 為此,增加以下的演示實(shí)驗(yàn).按圖1組成電路(制成示教板).圖中①~⑧均為香蕉插頭的插空,接線A1B1、A2B2的兩端均有香蕉插頭.接通電路使燈泡正常發(fā)光.在接電路的情況下,用帶插頭的

5、導(dǎo)線連接A1A2、B1B2,此過程中燈泡仍正常發(fā)光,且電流表讀數(shù)不變.最后拆除A1B1,燈泡仍正常發(fā)光,且先后開關(guān)電鍵K1、K2都能分別控制電路的通斷.實(shí)驗(yàn)說明兩個(gè)電路公用一根導(dǎo)線,每個(gè)電路仍然是獨(dú)立的,互不影響. (1)星形連接(符號(hào):Y,亦稱Y形接法). 根據(jù)演示實(shí)驗(yàn),引入星形連接電路.出示三相電路示教板,并按圖2組成電路,演示三相四線供電電路.電源用三相交變電流模型發(fā)電機(jī),或用三相變壓器.分別開關(guān)電鍵K1、K2、K3,三相負(fù)載均能獨(dú)立工作,并不影響其它兩相. (2)火線和零線. 火線:亦稱相線.能使試電筆的氖泡發(fā)光.從每個(gè)線圈始端引出的導(dǎo)線. 零線:亦稱中性線,從三個(gè)線圈末

6、端公共點(diǎn)引出的導(dǎo)線通常是接地的.不能使試電筆的氖泡發(fā)光. 演示:用試電筆區(qū)分交流市電的火線與零線. (3)相電壓與線電壓. 相電壓:每個(gè)線圈兩端的電壓. 線電壓:兩條相線間的電壓. 演示實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證相、線電壓的關(guān)系.利用三相電路演示實(shí)驗(yàn)裝置.用兩個(gè)示教交流電壓表同時(shí)測相、線電壓的值,它們的值符合: 例題 交流市電電壓為220V,它是三相四線供電制一相的相電壓, (利用演示實(shí)驗(yàn)說明三相三線供電制的可能性及其供電條件.實(shí)驗(yàn)仍用三相電路示教板,但需三相負(fù)載相同,并在中性線上串聯(lián)一個(gè)交流電流表.當(dāng)三相同時(shí)供電時(shí),電流表的讀數(shù)為零.實(shí)驗(yàn)說明三相負(fù)載平衡時(shí),中性線上無電流,可以去掉.

7、 3.三角形連接.(符號(hào)是△) 接法:發(fā)電機(jī)的三個(gè)線圈始端和末端依次相連. 特點(diǎn):U線=U相. 三、作業(yè) 課外作業(yè):用試電筆(最好自制)區(qū)分家中插座的零、火線并檢查開關(guān)是否接在火線上. 教學(xué)分析 本節(jié)教材雖非重點(diǎn)內(nèi)容,但三相交流電在日常生活用電和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電中被普遍地采用,使學(xué)生了解一些三相交流電的常識(shí)是很必要的.三相交流電是三個(gè)相位不同的交流電源組合供電,這跟學(xué)生習(xí)慣的單個(gè)電源獨(dú)立供電的情況不同,使學(xué)生在學(xué)習(xí)這些知識(shí)時(shí)遇到困難.幾個(gè)獨(dú)立電路公用一段輸電線,各電路之間是否產(chǎn)生相互影響?通過公共輸電線的電流跟各獨(dú)立電路的電流有什么關(guān)系?理解這些問題要以疊加原理為基礎(chǔ).學(xué)生尚不具備這

8、些基礎(chǔ)知識(shí),所以在教學(xué)中通過實(shí)驗(yàn)說明幾個(gè)電路公用一段輸電線不會(huì)產(chǎn)生相互影響,彼此仍然是獨(dú)立的.同時(shí),實(shí)驗(yàn)也能給學(xué)生以感性認(rèn)識(shí),以便理解疊加原理. 相電壓與線電壓的關(guān)系,可用數(shù)學(xué)方法予以證明,但要涉及三相交變電流的瞬時(shí)值表達(dá)式.教材本身沒有介紹三相交變電流的瞬時(shí)值,所以教學(xué)中就利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果,給出了星形接法的線、相電壓的關(guān)系: 資料 三相四線制線電壓與相電壓的關(guān)系. 設(shè):三相交變電流A相的瞬時(shí)值為uA=umsinωt則B、C兩相電壓 由于A、B、C三相尾端相接,則A、B兩相線間的線電壓:uAB=uA-uB,所以: 比較uAB和uA,可知線電壓最大值是相電壓最大值的

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