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1、三相交變電流
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;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,那么這兩個發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的交變電動勢有何異同?
2、(交變電動勢的頻率、最大值相同;達(dá)到最大值時刻不同)
3.如果把三個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,這三個線圈是否都產(chǎn)生電動勢?為什么?(產(chǎn)生,穿過每個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:將三個靈敏電流計分別接到發(fā)電機(jī)的三個線圈上,搖動發(fā)電機(jī)的線圈,三個靈敏電流計都將擺動.歸納實(shí)驗現(xiàn)象說明:三個線圈均能產(chǎn)生交變電動勢(電流計指針來回擺動).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)電機(jī):只有一個線圈,
3、產(chǎn)生一個交變電動勢.
三相發(fā)電機(jī):有三個互成120°的線圈,產(chǎn)生三個交變電動勢.每個線圈產(chǎn)生交變電動勢的原理跟單相發(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,搖動線圈盡量均勻.讓學(xué)生仔細(xì)觀察三個電流計指針擺動的情況,并讓學(xué)生思考:三個電流計指針擺動情況有何異同?它們所反映的三個交變電動勢有何異同?
引導(dǎo)學(xué)生分析:三個交變電動勢的頻率相同、最大值相同、達(dá)到最大值的時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相交變電動勢的圖象,然后讓學(xué)
的B和C相交變電動勢的圖象.
圖象直觀地表達(dá)了三相交變電流
4、各相電動勢的異同.
(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,各相電流怎樣形成通路?各相之間會不會產(chǎn)生相互影響的現(xiàn)象?
為此,增加以下的演示實(shí)驗.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,用帶插頭的導(dǎo)線連接A1A2、B
5、1B2,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)驗說明兩個電路公用一根導(dǎo)線,每個電路仍然是獨(dú)立的,互不影響.
(1)星形連接(符號:Y,亦稱Y形接法).
根據(jù)演示實(shí)驗,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.從每個線圈始端引出的導(dǎo)線.
零線:亦稱中性線,從三個線圈末端公共點(diǎn)引出的導(dǎo)線通
6、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:每個線圈兩端的電壓.
線電壓:兩條相線間的電壓.
演示實(shí)驗:驗證相、線電壓的關(guān)系.利用三相電路演示實(shí)驗裝置.用兩個示教交流電壓表同時測相、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)驗說明三相三線供電制的可能性及其供電條件.實(shí)驗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)一個交流電流表.當(dāng)三相同時供電時,電流表的讀數(shù)為零.實(shí)驗說明三相負(fù)載平衡時,中性線上無電流,可以去掉.
3.三角形連接.(
7、符號是△)
接法:發(fā)電機(jī)的三個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是很必要的.三相交流電是三個相位不同的交流電源組合供電,這跟學(xué)生習(xí)慣的單個電源獨(dú)立供電的情況不同,使學(xué)生在學(xué)習(xí)這些知識時遇到困難.幾個獨(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)生尚不具備這些基礎(chǔ)知識,所以在教學(xué)中通過實(shí)驗說明幾個電路公用一段輸電線不會產(chǎn)生相互影響,彼此仍然是獨(dú)立的.同時,實(shí)驗也能給學(xué)生以感性認(rèn)識,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值表達(dá)式.教材本身沒有介紹三相交變電流的瞬時值,所以教學(xué)中就利用實(shí)驗結(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