选修3-2 4.1三相交流电
鲁科版高中物理选修3-2课件 三相交变电流课件2
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学
菜单
LK ·物理 选修3-2
课 堂 互 动 探 究
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
LK ·物理 选修3-2
教 学
第 1 节 三相交变电流
课
堂
教
互
法 分 析
教师用书独具演示
动 探 究
●课标要求
教
当
学
(一)知识与技能
方
堂 双
案 设
1．知道三相交变电流是如何产生的．
教
当
学
点．
方
式．(重点)
堂 双
案 设
3.知道三相交变电源与负载的连接 2.三相交变电动势、周期和电动势
基 达
计
方式，线电压与相电压的关系． 最大值的特点．(重点)
标
4.了解三相交变电流在生产、生活 3.三相交流电的连接方式．(难点)
中的广泛应用.
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK ·物理 选修3-2
教
课
基
设
达
计
A．I＝15 A，U＝440 V
标
B．I＝45 A，U＝380 V
课
前 自
C．I＝0，U＝440 V
课 时
主
导
D．I＝0，U＝380 V
图 4－1－3
作 业
学
菜单
LK ·物理 选修3-2
教
课
学
堂
教 法
【审题指导】
P、Q 两点间的电压为线电压，知道星形
互 动
分
析 接法中线电压与相电压的关系，即可解决此类问题．
高中物理选修3-2交流电
类型四：对正弦式交变电流的产生原理的理解，以及其四 值运算、闭合电路欧姆定律的应用
• 例4.小型手摇发电机线圈共N匝，每匝可简化为矩形线圈abcd，磁极间的磁 场视为匀强磁场，方向垂直于线圈中心轴OO′，线圈绕OO′匀速转动，如图所 示。矩形线圈ab边和cd边产生的感应电动势的最大值都为e0，不计线圈电阻， 则发电机输出电压( D )
• A.峰值是e0
• B.峰值是2e0
2
• C.有效值是 2 Ne0
• D.有效值是 2Ne0
• 2.矩形线圈绕垂直于匀强磁场的对称轴做匀速转动，经过中性面时，以下说 法正确的是( ABC)
• A.线圈平面与磁感线方向垂直
• B.线圈中感应电流的方向将发生改变
• C.通过线圈平面的磁通量最大
• D.通过线圈的感应电流最大
• （4）有效值、平均值、最大值（峰值）和瞬时值 • ①使用交变电流的设备铭牌上标明的额定电压、额定电流是指有效值，交流电表测量的也是有效 • 值．提到交变电流的相关量，凡没有特别说明的，都是指有效值． • ②在研究电容器是否被击穿时，要用最大值（峰值），因电容器标明的电压是它在工作时能够承 • 受的最大值． • ③在研究交变电流的功率和产生的热量时，用有效值． • ④在求解某一时刻的受力情况时，用瞬时值． • ⑤在求交变电流流过导体的过程中通过导体截面积的电荷量时，
• 用平均值 q It
类型一：交变电流的产生及其变化规律
• 例1：一矩形线圈在匀强磁场中以角速度4πrad／s匀速转动，产生的交变电 动势的图象如图所示．则（ D ）
• A．交变电流的频率是4πHz • B．当t＝0时，线圈平面与磁感线平行 • C．当t＝0.5s时，e有最大值 • D．交变电流的周期是0.5s
三相交变电流-鲁科版选修3-2教案
三相交变电流-鲁科版选修3-2教案一、课程概述本课程是鲁科版高中物理选修3-2中的一部分，主要涵盖三相交变电流方面的内容。
在此课程中，学生将学习三相交变电流的产生、传输和应用。
通过学习此课程，学生将了解三相交变电流的基本性质、特点和使用方法。
二、教学目标在此课程中，学生将学习以下知识：1.掌握三相交变电流的产生和传输的原理；2.了解三相交变电流的基本性质和特点；3.了解三相交变电流在电力系统中的应用；4.培养学生实验和操作的能力。
三、教学内容本课程主要包括以下内容：1. 三相交变电流的产生和传输学生将学习三相交变电流的产生和传输的原理。
通过此课程，学生将了解三相电流的基本性质、特点和公式，以及三相变压器和三相感应电机的原理。
2. 三相交变电流的基本性质和特点学生将了解三相交变电流的基本性质和特点，包括相电压、相电流、线电压、线电流和功率等概念。
通过此课程，学生将学习不同类型的三相电路和三相不平衡负载电路。
3. 三相交变电流在电力系统中的应用学生将了解三相交变电流在电力系统中的应用。
通过此课程，学生将了解三相发电机和三相变压器在电力系统中的应用，以及三相交变电流在家庭和工业中的应用。
4. 实验和操作学生将进行实验和操作。
通过此课程，学生将实验三相电压和电流的测量，以及三相感应电机的实验。
四、教学方法1.投影仪展示在教学过程中，可以使用投影仪展示相关的图示图案，帮助学生更好地理解和掌握课程内容。
2.实验操作在教学过程中，可以让学生进行实验和操作，以帮助学生加深对于课程内容的理解。
3.课堂讨论在教学过程中，可以进行课堂讨论，以帮助学生更好地理解和掌握课程内容。
五、教学重点和难点本课程的教学重点和难点如下：1.三相交变电流的产生和传输的原理；2.三相交变电流的基本性质和特点；3.三相交变电流在电力系统中的应用。
六、教学评估学生将进行以下教学评估：1.学生作业学生将完成一些与课程相关的作业。
2.实验报告学生将撰写实验报告。
【创新设计】2015-2016学年高二物理鲁科版选修3-2学案：第4章 第1讲 三相交变电流 Word版含解析[www.ks5u.c
第1讲 三相交变电流[目标定位] 1.了解三相交流发电机的构造，了解三相交变电流的产生及特点.2.知道三相交变电源与负载的连接方式，线电压与相电压的关系.3.了解三相交变电流在生产、生活中的广泛应用．1．三相交流发电机三相交流发电机的主要组成部分是电枢线圈和磁极． 三相交流发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两类． 2．三相交变电流的产生三个相同的线圈固定在一个铁芯上，线圈平面互成120°角，铁芯匀速转动，即三个线圈在磁场里切割磁感线运动，就产生三相交变电流．三个交变电动势的最大值和周期都相同，但是它们达到最大值(或零值)的时刻不同，依次落后13周期，三个线圈中产生的感应电动势都按正弦规律做周期性变化． 3．电源与负载的连接方式(1)在三相四线制中，如果三相负载完全相同，则通过中线的电流为零，此时可以取消中线，三相四线制就变成了三相三线制．(2)在低压三相电源的星形接法中，负载的线电压是380_V ，相电压是220_V ，线电压与相电压之间的关系是U 线＝3U 相.一、三相交变电流的产生及特点 1．三相交流发电机的构造特点三相交流发电机内装有三个完全相同的线圈，三个线圈平面互成120°角放置在同一磁场中．小功率发电机可以采用旋转电枢式，大功率发电机可采用旋转磁极式． 2．三相交变电流的产生以旋转磁极式发电机为例，当转子磁场匀速转动时，等效于定子线圈做切割磁感线运动，由于定子的三个线圈相同，三个线圈平面在空间互成120°角，故能产生三相交变电流． 3．三相电流的异同 (1)相同量①最大值、有效值；②周期．(2)不同量：相位及达到最大值(或零值)的时刻． 4．瞬时值表达式三个绕组(AX 、BY 、CZ )中产生的感应电动势可用函数分别表示为e A ＝E m sin ωt ，e B ＝E m sin ⎝⎛⎭⎫ωt －2π3，e C ＝E m sin ⎝⎛⎭⎫ωt －4π3. 5．e －t 图象三相交变电流的e －t 图象如图1所示．图1例1 下列关于三相交变电流的产生原理说法正确的是( ) A ．发电机中3个绕组具有相同的匝数和绕向，互成60°角B ．在转动过程中，每个绕组产生的感应电动势的最大值和周期都相同C ．在转动过程中，每个绕组产生的感应电动势的有效值及瞬时值都相同D ．发电机的三个绕组在转运过程中达到最大值的时间依次落后13T答案 BD二、电源与负载的连接方式发电机和三相负载都有两种连接方式：星形连接和三角形连接．1．发电机的连接(1)星形连接是从三个线圈始端A、B、C各引出一根导线叫相线(照明电路中叫火线)，三个线圈末端X、Y、Z连接在一起，引出一根导线叫做中性线(照明电路叫零线)．每个线圈两端的电压叫相电压，两根相线之间的电压叫线电压，U线＝3U相，如图2所示．我国照明电路中U相＝220 V，U线＝380 V.(2)三角形接法是把三个线圈的始端和末端依次接连，如图3所示的三角形接法中U相＝U线．图2图32．三相交流电中三相负载的连接方式(1)如图4所示的连接方式叫做三相负载的星形连接．(2)如图5所示的连接方式叫做三相负载的三角形连接．图4图5例2如图6所示电路，下列判断正确的是()图6A．(甲)图是星形接法B．(乙)图是星形接法C．(丙)图是三角形接法D．(丁)图是三角形接法答案BD解析由题图可判断(甲)、(丁)是三角形接法，(乙)、(丙)是星形接法．判断三相交变电流中电源或负载的连接方式，四线制一定是星形接法；三线制负载一定要相同，可能是星形接法，也可能是三角形接法；星形接法一定有一公共端，三角形接法一定是首尾相接．针对训练 如图7所示，在三相交流电源上按星形接法连接相同负载1、2、3.BN ′是中性线，已知负载1上电压为220 V ，电流为15 A ．现以I 表示中性线上的电流，U 表示P 、Q 两点间电压，则( )图7A ．I ＝15 A ，U ＝440 VB ．I ＝45 A ，U ＝380 VC ．I ＝0，U ＝440 VD ．I ＝0，U ＝380 V 答案 D解析 三个线圈使用的是星形接法，相电压与线电压的关系是U 线＝3U 相，因为每个负载上的电压为相电压，所以U PN ′＝220 V ，PQ 间的电压为线电压，所以U PQ ＝3U PN ′＝380 V ，由于三相负载相同，所以中性线上电流为0，故选项D 正确．三相交变电流的产生及特点1．比较三相交流发电机的三个线圈输出的三相交流电压，下列说法正确的是( ) A ．最大值，周期及达到最大值的时刻相同 B ．最大值，周期均相同，达到最大值时刻相差T 6C ．最大值，周期均相同，达到最大值时刻相差T3D ．最大值，周期及达到最大值的时刻均不相同 答案 C2．三个完全相同的负载R 分别接在相同三相发电机的输电线上．设图8甲、乙、丙中负载R 两端的电压分别为U 甲、U 乙、U 丙，则( )图8A ．U 甲＝U 乙＝U 丙B ．U 甲＜U 乙＝U 丙C ．U 甲＝U 丙＞U 乙D ．U 甲＝U 丙＜U 乙 答案 B电源与负载的连接方式3．在三相交变电路中，下列说法正确的是( ) A ．相电压和线电压一定相等B ．在三相电源为星形接法中，相电压为380 V ，线电压为220 VC ．在三相电源为三角形接法中，线电压为380 V ，相电压为220 VD ．额定电压为380 V 的按三角形接法连接的电动机，用相电压为220 V 的星形接法连接的发电机供电，电动机仍可以正常工作 答案 D4．有关三相交变电流，下列说法正确的是( ) A ．线电压等于相电压的3倍B ．在三相四线制供电线路中，线电压是相电压的2倍C ．家用单相用电器可接入三相四线制电路中的任意两条导线之间D ．三只标有“220 V,100 W ”的灯泡按星形连接接入线电压为380 V 的三相四线制电路时，中性线可省去 答案 D(时间：60分钟)题组一 三相交流电的产生及特点1．在匀速转动的三相交流发电机中，关于三个线圈中产生的电动势，下列说法不正确的是( )A ．按相同规律变化，同时达到最大值和最小值B ．具有相同的有效值C ．具有相同的周期和频率D ．具有相同的最大值 答案 A解析 三相交流发电机中，三个线圈具有相同的有效值、周期、频率及最大值；但它们的相位相差23π，故B 、C 、D 正确，A 错误．2．关于三相交变电流，下列说法不正确的是( )A ．三相交流发电机的三个线圈产生的交变电动势有相同的周期和最大值B ．三相交流发电机的三个线圈的每一个线圈都可以单独向外供电C ．三相交流发电机的三个线圈产生的电动势不同时达到最大值D ．三相交流发电机线圈采用星形接法时，负载也必须采用星形接法 答案 D解析 三相交变电动势的周期和最大值都相同，三相交流发电机相当于三个独立的电源同时供电，三相交变电动势的最大值依次相差13个周期，选项A 、B 、C 正确；在三相三线制中，三相交流发电机线圈和负载既可以用同一种接法，也可以一个采用星形接法，另一个采用三角形接法，选项D 错误． 题组二 电源与负载的连接方式3．关于三相交变电压，下列说法正确的是( ) A ．相电压一定大于线电压 B ．相电压一定小于线电压C ．三相交变电压不再满足峰值E m ＝2E 有效的关系D ．以上说法都不对 答案 D解析 在电源的星形接法中，相电压小于线电压，而三角形接法中相电压等于线电压，故A 、B 错误；三相交变电流的峰值与有效值仍满足E m ＝2E 有效，C 错误．4．电源插座有两孔插座和三孔插座，空调机、冰箱、微波炉等家用电器用三孔插座，录音机、电视机等电器用两孔插座，则以下说法正确的是( ) A ．两孔插座的电压是线电压B ．三孔插座上任意两个插孔间的供电电压均为380 VC ．不管是两孔插座还是三孔插座，供电电压均为220 VD ．以上都不对 答案 C解析 两种插座的供电电压都是相电压，且U 相＝220 V ，三孔插座只不过有一个地线插孔，目的是为了保护人的安全．5．如果某三相电源的相电压是110 V ，对称的三相负载每相的额定电压是190 V ，则电源与负载的连接方式分别是( )A ．△—YB ．Y —YC ．△—△D ．Y —△ 答案 D解析 电源的相电压U 相＝110 V ，若为星形接法，则线电压U 线＝3U 相＝3×110 V ≈190 V ．又负载的额定电压U 额＝190 V ，即U 额＝U 线，故三相负载应为三角形接法，D 正确． 6．图1中，A 、B 、C 是三相交流电源的3根相线，O 是中性线．电源的相电压为220 V ．L 1、L 2、L 3是3个“220 V ，60 W ”的灯泡．开关S 1断开，S 2、S 3闭合．由于某种原因，电源中性线在图中O ′处断开，那么L 2和L 3两灯泡将( )图1A ．立刻熄灭B ．变得比原来亮一些C ．变得比原来暗一些D ．保持亮度不变 答案 C解析 由题图可知，当S 1断开且中性线在O ′处断开后，L 2、L 3两灯串联在两根相线间，总电压为380 V ，则两灯电压均小于220 V ，因此均变暗，正确选项为C.7．如图2所示，相线A 、B 、C 和中性线N 接在三相交流电源上，A 相的线电压u ＝3802sin (100πt ) V ，则( )图2A ．相线的电势总是高于中性线的电势B ．电流表的示数为2202R sin (100πt ) AC ．B 、N 两端电压有效值为380 VD ．通过R 的电流方向每秒钟改变100次 答案 D解析 在三相交流电路中，相线与中性线间的电势差按正弦规律变化，所以，相线电势并非总是高于中性线，A 错误；电流表示数代表的是有效值而不是瞬时值，B 错误；B 、N 两端的电压即为相电压，由线电压的最大值为380 2 V ，有效值为380 V ，可知相电压应为220V，C错误；因为交流电频率f＝ω2π＝100π2πHz＝50 Hz，可见电流方向每秒改变100次，D正确．8．电视机、空调机、冰箱、微波炉、电饼铛、电压力锅等家用电器已进入寻常百姓家，有时候人们会同时使用几种电器，关于家用电器的供电电压和连接方式，下面说法正确的是()A．家用电器的工作电压是380 VB．家用电器的工作电压是220 VC．如果同时使用三种家用电器，它们的连接方式是三角形接法D．如果同时使用三种家用电器，它们的连接方式应采用星形接法答案 B解析家用电器的额定电压是220 V，在使用时这些用电器是并联的，并不是采用三角形接法或星形接法，所以只有B项正确．9．三相发电机的线圈采用星形接法，每个线圈产生的电动势的最大值为220 2 V，用它给三个完全相同的电炉供电，电炉的使用说明书上标有“220 V,2 000 W”字样，现在把三个电炉同时接到电源上，要求电炉工作时，不能被烧坏，不计线圈的内阻，则以下说法正确的是()A．三个电炉应采用三角形接法B．三个电炉采用三角形接法和星形接法时都能正常工作C．三个电炉应采用星形接法，有中性线时每个电炉消耗的电功率为P1，中性线断路后每个电炉消耗的电功率为P2，则P1＞P2D．以上说法都不对答案 C解析由题意知，电源可以输出两种电压，U相＝220 V，U线＝380 V．如果电炉采用三角形接法，则每个电炉两端的电压等于380 V，大于电炉的额定电压，电炉被烧坏，而采用星形连接时，把电炉接在相线与中性线之间，电炉正常工作，A、B错误；有中性线时，每个电炉的电压为220 V，没有中性线时，每个电炉的电压为190 V，选项C正确．题组三三相交流电的应用10．功率为10 W的发光二极管(LED灯)的亮度与功率为60 W的白炽灯相当．根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰．假设每户家庭有2只60 W的白炽灯，均用10 W 的LED灯替代．估算出全国一年节省的电能最接近()A ．8×108 kW·hB ．8×1010 kW·hC ．8×1011 kW·hD ．8×1013 kW·h 答案 B解析 因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60 W 和10 W ，按4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，全国一年节省的电能最接近4×108×2×(60－10)×10－3 kW ×365×6 h ＝8.76×1010 kW·h ，则选项B 正确，A 、C 、D 错误．11．在线电压为380 V 的三相交流电路中，如图3所示，接有三只电阻均为484 Ω的电灯．问：图3(1)这三只电灯属何种接法？每只灯的电压、电流、功率各是多少？ (2)若L 1灯的保险丝熔断，则其余两灯的电压、电流、功率又各是多少？答案 (1)星形接法 每个灯的电压、电流、功率都是220 V 、0.45 A 、100 W (2)均为190 V 、0.39 A 、74.6 W解析 (1)属于星形接法，每只灯上的电压为相电压，即U ＝220 V ，根据欧姆定律和功率公式得： I ＝U R ＝220484 A ≈0.45 A ，P ＝U 2R ＝2202484W ＝100 W. (2)若L 1灯保险丝熔断，即断开了一相，此时属于线电压加在BC 两端，每只灯上的电压为U 2＝190 V ，电流、功率分别是 I 2＝U 2R ＝190484 A ≈0.39 A ，P 2＝U 22R ＝1902484 W ≈74.6 W ．。
高中物理 4.1三相交变电流课件 鲁科版选修3-2
情况1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通, 情况如何?
分析：设线电压为 380V。A相断开后， B、C 两相串连， 电压UBC （380V） 加在B、C负载上。 如果两相负载对称，
则每相负载上的电 压为190V。
A 一层楼 ...
二层楼 B C
三层楼
结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。
情况2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的 数量不等（设二楼灯的数量为三层的1/4 ）结果如何？
分析
A
UR3
1 5
380
76
V
4 UR2 5 380 304 V
R2 B
R3
C
结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧 毁；三楼的灯不亮。
总结中线的作用
负载不对称而又没有中线时，负载上可能得到大小不 等的电压，有的超过用电设备的额定电压，有的达不 到额定电压，都不能正常工作。比如，照明电路中各 相负载不能保证完全对称，所以绝对不能采用三相三 相制供电，而且必须保证零线可靠。
U线= 3U相
发电机（或变压器）的绕组接成星形， 可以为负载提供两种对称三相电压，一 种是对称的相电压，另一种是对称的线 电压。目前电力电网的低压供电系统中 的线电压为380V，相电压为220V，常表 示为“电源电压380/220V”。
当三个负载相同时，中性线上无电 流可以去掉
U线
U相
三角形连接
应用实例----照明电路
正确接法:每层楼的 灯相互并联,然后分 别接至各相电压上。：
零线上不能加 刀闸和保险
A 一层楼
N 二层楼
B C
...
三层楼
则每盏灯上都可得到额定的工作电压220V。
讨论 照明电路能否采用三相三线制供电方式？
三相交流电
三相交流电1. 介绍三相交流电是一种常用的电力供应方式，广泛应用于各种工业和商业领域。
与单相交流电不同，三相交流电是由三个相位的电流组成的，通过相位差为120度的三个线路供电。
三相交流电具有高效、稳定的特点，适用于大型电动机和高功率负载的供电。
2. 三相交流电的原理三相交流电的原理基于三个正弦波形相位差120度的电流相互作用。
三相交流电的产生需要三相发电机或变压器。
这些设备通过旋转磁场在输出端产生三个相位差为120度的正弦波形电流。
三相交流电的三个相位分别称为A相、B相和C相。
它们分别用字母A、B和C表示。
三个相位的电流周期性地交替变化，形成一个循环。
三相交流电的频率通常为50Hz或60Hz，与交流电的标准频率相对应。
在三相交流电系统中，电压和电流的峰值通常用大写字母表示，例如VAB表示A相和B相之间的电压，Ic表示C相的电流。
3. 三相交流电的优势相较于单相交流电，三相交流电具有以下优势：3.1 更高的功率传输能力三相交流电系统可以提供比单相交流电系统更高的功率传输能力。
由于三个相位的电流分别延迟相位差120度，三相交流电系统的总功率比等效单相交流电系统高三倍。
3.2 较低的线路损耗由于三相交流电系统的电流分散在三个线路中，相同功率下的电流密度相对较低，从而减小了线路损耗。
这对于长距离输电尤为重要，可以节省能源成本。
3.3 高电压和低电流三相交流电系统中的三个相位之间存在相位差，这使得电流在不同的相位之间完全或部分相互抵消。
相互抵消的电流减小了电流总和，从而降低了线路和设备的电流需求，减少了电缆和设备的尺寸和重量。
3.4 供电稳定性高由于三个相位的电流周期性地交替变化，三相交流电系统的供电稳定性相对较高。
即使在一个相位的电流波形受到扰动，其他两个相位的电流波形仍然保持稳定，从而确保负载得到持续稳定的供电。
4. 应用领域三相交流电在各个领域都有广泛的应用。
下面列举了一些主要的应用领域：4.1 工业领域三相交流电在工业领域中应用广泛，用于供电大型电动机和高功率负载。
2017-2019学年鲁科版选修3-2 4.1 三相交变电流 学案
我国是世界上水能资最丰富的国家,但丰富的水能大多集中在西南、中南和西北地区,特别是长江中上游干支流和西南地区,而我国的东部沿海地区如长江三角洲和珠江三角洲地区,经济较发达,但能资却非常短缺。
我们城市里利用的电能自何方你可能并不清楚。
当你驻足郊外,凝思“电”何去何从的时候,会看到从远方逶迤而的高压线,“电”从遥远的天际而,它们越过你的上空又伸向更远的地方。
4.1三相交变电流学案1.了解三相交流发电机的构造。
2.了解三相交变电流的产生及特点。
3.知道三相交变电与负载的连接方式,线电压与相电压的关系。
4.了解三相交变电流在生产、生活中的广泛应用。
1.三相交流发电机三相交流发电机一台发电机同时安装了①独立的互成②角的线圈,这样的交变电流发电机称为三相交流发电机。
2.三相交变电流的产生及特点(以旋转磁极式发电机为例)(1)三相交变电流的产生发电机的转子上装有③,当转子由水轮机或蒸汽轮机带动匀速旋转时,等效于④做切割磁感线运动,从而在三个线圈中产生交变电流。
(2)三个线圈中产生的交变电流的特点发电机定子上均匀地排布着3个绕组,这3个绕组具有相同的匝数和绕向,相互成⑤角。
三个绕组产生的感应电动势的最大值和周期都相同,并且都按正弦规律做周期性变化,但达到峰值(或零值)的时间依次⑥。
3.电与负载的连接方式(1)常用的两种连接方式三相四线制星形接法,这种接法一般用在负载⑦(填“对称”或“不对称”)的场合,如生活照明电路。
三相三线制星形接法,这种接法一般用在负载⑧(填“对称”或“不对称”)的场合,如三相电动机。
(2)线电压和相电压线电压火线和⑨之间的电压,一般为⑩V。
相电压火线与之间的电压,一般为V。
主题1三相交变电流的产生及特点以旋转磁极式发电机为例。
当转子磁场匀速转动时,等效于定子线圈做切割磁感线运动,在定子的三个相同的线圈中,就能产生三相交变电流。
(1)三相交变电流的每一相的变化规律跟前面学过的正弦式交变电流是否相同?(2)三相交变电流有哪些相同点?哪些不同点?(3)由于每个线圈两端的电压为220 V,那么三相交流发电机对外供电电压等于3×220V=660 V吗?(4)假如三相交流发电机的三个线圈中有一个发生故障(烧断),另外两个线圈产生感应电动势是否会发生变化?发生怎样的变化?主题2电与负载的连接方式三相交变电与负载的星形接法有以下两种,请完成下列表格。
高中物理鲁科版选修3-2 第4章第1节三相交变电流 课时作业 含试卷分析详解
一、选择题1．下列关于三相交流发电机的说法中，正确的是()A．三个线圈都不可以单独向外供电B．三个线圈发出交变电流的有效值依次相差T/3C．三个线圈发出交变电流的瞬时值依次相差T/3D．三个线圈发出交变电流的最大值依次相差T/3解析：选D．产生三相交变电流的三个线圈是相互独立的，每一个都相当于一个独立的电源可以单独供电，只是它们到达最大值的时间依次相差三分之一个周期，故A错误，D正确；三个线圈发出交变电流的有效值任何时刻都相同，故B错误；由三相交变电动势的图象(如图)知，C错误．2．对于照明电路的“火线”与“地线”，正确的理解是()A．进入每个家庭的两根输电线，火线即是某一相的端线，地线即是星形接法中的零线B．电路中的电流总是由火线流入，地线流出，因而开关要接在火线上C．正常情况下，地线电势为零，与大地没有电势差D．火线与地线间的电势差为220 V，且总是火线的电势高解析：选 A.照明电路中电流大小和方向都是周期性变化的，时而由火线流入地线流出，时而由火线流出地线流入．开关接在火线上，断开开关使用电器脱离火线，避免检修时接触火线触电．火线和地线间的电势时而火线高，时而地线高，因此只有A正确．3．(多选)三相交流发电机的3个线圈中，A相的电压U＝311·sin(100πt) V，那么() A．3个线圈中交流电的频率都是50 HzB．在t＝0时刻，其他两相的输电电压为零C．若按Y形接法，任意两线间的电压最大值为380 VD．若按△形接法，任意两线间的电压有效值为380 V解析：选AD．由ω＝100π rad/s求出f＝50 Hz，A对；由于三个线圈相位差为120°，A相电压最大或为零时，另两相的输电电压没有达到最大或零值，B项错误；按Y形接法，两火线间电压为380 V，指的是有效值，C错误；按△形接法，任意两线间电压都为380 V，指的是有效值，D正确．4．如图所示是三相交流发电机与三只灯泡连接的电路图，已知发电机每个线圈发出交变电压的有效值为220 V，则下列说法中正确的是()A．每只灯泡的额定电压必须是380 V才能正常工作B．每只灯泡的额定电压必须是220 V才能正常工作C．三只灯泡的额定功率必须都相同才能正常工作D．一只灯泡灯丝断开，其他两只灯泡不能正常工作解析：选B．每只灯泡均接在各自一个线圈两端，故每只灯泡的额定电压为220 V就能正常工作；因为连接有中性线，所以一只灯泡灯丝断开，其他灯泡不受影响．5．(多选)一台三相电炉，铭牌上标有“220 V/380 V，△/Y”的字样，由此可见() A．电炉每一相的额定电压是220 VB．电炉每一相的额定电压是380 VC．供电电压是380 V，电炉的三相负载应该采用三角形连接D．供电电压是380 V，电炉的三相负载应该采用星形连接解析：选AD．铭牌上的字样说明电炉每一相的额定电压为220 V，故A正确．若供电线路的线电压为220 V时，用三角形接法，若供电线路的线电压为380 V时，用星形接法，故D 正确．6．三相电源的连接如图所示，电路中的三个交流电压表的示数U 1、U 2、U 3间的关系是( )A ．U 1∶U 2＝1∶2B ．U 1∶U 3＝1∶1C ．U 2∶U 3＝1∶1D ．U 2∶U 3＝1∶3解析：选B ．该接法是星形接法，采用三相四线制对外供电，三只交流电压表，其中U 1、U 3测量的是相电压，U 2测量的是线电压，选项B 正确．7．(多选)发电机三相线圈绕组采用星形接法时，关于输电线中性线的说法中正确的是( )A ．中性线不能去掉B ．当三相负载不对称时，中性线中有电流C ．中性线中一定没有电流D ．当三相负载对称时，中性线中无电流解析：选BD ．三相四线制星形接法中，若各电路负载相同，则中性线中无电流，可以去掉，形成三相三线制接法；若负载不对称，各相用电情况不一定相同，中性线中有电流通过，不能去掉，故选项B 、D 正确，A 、C 错误．8．(多选)关于三相交流电源的负载的连接方式，下列说法正确的是( )A ．负载采用何种连接方式取决于负载的额定电压B ．发电机采用星形接法，负载就必须采用星形接法C ．三相对称负载可以接成三角形，也可以接成星形D ．三相四线制和三相三线制的星形接法中U 相＝U 线3＝220 V 解析：选ACD ．负载采用何种接法应取决于负载的额定电压，A 正确．三相对称负载可以按星形或三角形连接，C 正确．星形接法中U 线＝3U 相，D 正确．发电机采用星形接法时，负载有星形、三角形两种接法，B 错误．☆9.如图所示，A 、B 、C 是三相交流电源的三根火线，D 是零线．电源的相电压为220 V ，L 1、L 2、L 3是三个“220 V ,60 W”的灯泡．开关S 1断开，S 2和S 3闭合，由于某种原因，电源的零线在图中O ′处断开，那么L 2和L 3两灯泡将( )A ．立即熄灭B ．变得比原来亮些C ．变得比原来暗些D ．保持亮度不变解析：选C.当S 1和零线断开后，两灯泡L 2和L 3变成串联关系，两端电压为B 、C 两火线间的线电压380 V ，此时每个灯泡分得的电压为190 V ，均小于它们的额定电压220 V ，两灯泡变暗．故选C.☆10.如图所示，A 、B 、C 为三相交流电源，每个灯泡的额定电压均为220 V ，额定功率相同．则L 与L ′两灯的实际功率之比为(设灯泡电阻恒定)( )A ．1∶2B ．2∶1C ．1∶3D ．3∶1解析：选D ．由题意知电源线电压U 线＝220 V ，对负载采用三角形接法来说，每相负载两端的电压都等于电源的线电压，因此L 灯两端电压U L ＝U 线＝220 V.对负载采用星形接法来说，由于三相负载相同，每相负载的电压为线电压的13，因此L ′灯两端电压U L ′＝13U 线＝2203 V ．设每盏灯的电阻为R ，则L 灯的实际功率P L ＝U 2L R ＝(220 V )2R ，L ′灯的实际功率P L ′＝U 2L ′R ＝⎝⎛⎭⎫2203 V 2R，故P L ∶P L ′＝3∶1.二、非选择题11.三相交流发电机线圈和负载连接如图所示，已知每相线圈的电压为220 V ，R 1＝R 2＝R 3＝38 Ω，R A1＝R A2＝R A3＝22 Ω.求通过电阻和电灯的电流．解析：发电机每个线圈始端A 、B 、C 分别由端线引出，末端X 、Y 、Z 用中性线连接，形成星形连接，因AX 、BY 、CZ 间电压(相电压)是220 V ，所以A 、B 、C 三条端线间电压(线电压)U 线＝3U 相＝380 V.电阻R 1、R 2、R 3是三角形连接，电阻两端电压是两端线间电压U R ＝U 线＝380 V ，通过每个电阻的电流I R ＝U R R ＝38038A ＝10 A. 电灯A 1、A 2、A 3是星形连接，两端电压是端线与中性线之间的电压，U A ＝U 相＝220 V ，所以通过每个电灯的电流为I A ＝U A R A ＝22022A ＝10 A. 答案：10 A 10 A☆12.在线电压为380 V 的三相交流电路中，如图所示，接有三只电阻均为484 Ω的电灯．问：(1)这三只电灯属何种接法？每只灯的电压、电流、功率各是多少？(2)若L 1灯的保险丝熔断，则其余两灯的电压、电流、功率又各是多少？(3)若L 1灯短路，则其余两灯的情况怎样？解析：(1)属于星形接法，每只灯上的电压为相电压，即U ＝220 V ，根据欧姆定律和功率公式得：I ＝U R ＝220484 A ＝0.45 A ，P ＝U 2R ＝2202484W ＝100 W. (2)若L 1灯保险丝熔断，即断开了一相，此时属于线电压加在BC 两端，这两只灯每只灯上的电压为U 2＝190 V ，电流、功率分别是I 2＝U 2R ＝190484A ＝0.4 A ， P 2＝U 22R ＝1902484W ＝74.6 W. (3)若L 1灯短路，则O 点与A 等电势，L 2、L 3两灯两端的电压均为线电压380 V ，均被烧毁． 答案：(1)星形接法 220 V 0.45 A 100 W(2)190 V 0.4 A 74.6 W(3)均被烧毁。
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是怎样把三相电流输送到用户呢？
星形接法
中性点
eC
eC
Z Y
X
eA
A
火线（相线或端线）
N B C
零线（中线）
eB
火线（相线或端线）
火线（相线或端线）
三相四线制
通常将三个末端联在一起，称为中性点或零点，用 N表示，从中性点N引出的导线称为中性线。
从三个首端A、B、C分别引出相线（即火线）。
中性点
eC
定子里有 A X B Y C Z 三组线圈各 成1200夹角 感应电动势最大值相等 周期、频率相等
转子
旋转磁极 式发电机
电动势到达峰值的时刻不同 依次相差T/3
当转子匀速旋转时，三个线圈产生的电动势有什么特点
三相电动势的特征： 大小相等，频率相同，相位差互为120º
问：三相交流发电机发出三相电后，电路又
如果在各相之间接上相同的电阻， 则流过中线的电流会是多大？
eA eB eC
Em
IN=0
零线可以取消。 成为三相三线制
高压传输，负载 相同，常采用三 相三线制
三角形接法
ZA
•
A
u AB uCA
C Y
•
B X
•
u BC
B
U AB U AB U AB U BC U BC U BC U CA U CA U
一层楼
...
二层楼
负载对称，则每相负载上 B
的电压为190V。
C
三层楼
结果二、三楼电灯全部变暗，不能正常工作。
情况2：若一楼断开，二、三楼接通。但两层楼灯的数量不 等（设二楼灯的数量为三层的1/4 ）结果如何？ 分析：
A
R3 B C R2
1 U R3 380 76 V 5 4 U R2 380 304 V 5
CA
U AX U AX U AX U BY U BY U BY U CZ U CZ U
CZ
C
特点：线电压即相电压
讨论
eC
eA
A B
C
A相 短路
eCeB
A相短路，无中线：B相、C相负载承受电压？
答：B相、C相负载都承受线电压
A相断路，无中线： B相、C相负载承受电压？
三楼的灯不亮。
结果：二楼灯泡上的电压超过额定电压，灯泡被烧毁；
1.三相交流发电机 定子中三个线圈间位置各差120° 2.三相交变电流的产生 产生三相交变电流的三个线圈中的电动势最大值和周期 都相同，但它们不是同时达到最大值（或零），依次落 后三分之一个周期。 3.电源与负载的连接方式 三相四线制 星形接法 U线=
3U相
三角形接法 U线= U相
高中物理 选修3－2
第四章
远距离输电
4.1 三相交变电流
为了提高发电效率，为生产、生活更有效地提供 电能，通常在一个发电机中安装3组独立的互成
120o角的线圈。这样，一台发电机就能同时生产出
3相独立的交流电，称为三相交变电流，俗称三相
交流电。该发电机称为三相交流发电机。
S
N
旋转电枢 式发电机
定子
Z X Y
eC
eA
A
相电压
火线（相线或端线）
N 线电压 B C
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
零线（中线）
eB
火线（相线或端线）
火线（相线或端线）
三相四线制
相电压（UP）：火线和零线间的电压 线电压(U1)：火线间的电压 线电压和相电压在大小上的关系：
Ul
3U p
在日常生活与工农业生产中，多数用户的电压等级为
UP 220V 、 Ul 380V
答：B相、C相负载串联承受线电压UBC,若负载 电阻相等，则各负线电压的一半。
照明电路采用三相三线制供电方式
A 一层楼 N 不加零线 会不会出 现问题? 二层楼 B C 三层楼
...
情况1：若一楼全部断开，二、三楼仍然接通, 情况如何?
A
分析：设线电压为380V。 A相断开后，B、C 两相串 连，电压UBC （380V）加 在B、C负载上。如果两相