电磁感应现象在手摇三相发电机演示实验中的应用

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

Abstract (1)

Keywords (1)

1引言 (1)

2电磁感应现象 (1)

2.1电磁感应现象定义 (1)

2.2电磁感应现象的实质 (2)

3手摇三相交直流发电机演示实验 (2)

3.1原理简析 (2)

3.2演示仪简介及部件原理详述 (2)

3.3三相电流产生机制理论分析 (2)

4三相电路组成结构分析 (3)

4.1三相电源的星形联接 (3)

4.2三相电源的三角形联接 (4)

4.3三相负载的星形联接 (4)

4.4三相负载的三角形联结 (5)

5实验时遇到的问题解析 (5)

5.1实验时微噪产生及原因 (5)

5.2实验仪选用单极励磁绕组的原因 (5)

5.3实验过程中接通电源的瞬间及电源误接交流灯泡发光 (6)

5.4实验时电压6V时为何转子吸到定子上 (6)

6提出演示实验方案 (6)

参考文献 (6)

电磁感应现象在手摇三相发电机演示实验中的应用

物理学院物理学专业08.2班王吉国

摘要：本文分析了手摇三相发电机演示实验的工作原理，解释了电磁感应现象在本实验中的应用，结合本实验室现有仪器从中详述三相电路组成部分，其中着重分析了三相电路的电源联接方式和负载的联接方式以及线电压和相电压与线电流和相电流之间的关系，从而揭示了演示实验中的能量转化方式．进一步通过了实验演示步骤及演示过程对实验中遇到的问题进行理论分析与解释,基于节能理念探寻最佳演示方案，并对实验结果进行理论修正，从而得到研究的实际意义．

关键词：电磁感应现象；三相电路；实验疑问；分析；实验方案

The Electromagnetic Induction Phenomenon in Hand

Three-phase Generator Experimental Demonstration of

Application

Wang jiguo Class 2, Grade 2008 Physics Major

School of Physics

Abstract: This paper analyzes the hand three-phase generator experimental demonstration of working principle, explaining the electromagnetic induction phenomenon in the application of this experiment, combined with the laboratory instruments from existing described the three-phase circuit component which focuses on analyzing the power of the three-phase circuit connection mode and a load and line voltage. This way and phase voltage and current line of the relationship between the line and reveals experiment of energy conversion way. Further through the experiment demonstration of the experimental process steps and demonstrates the problems in the theory analysis and explanation, based on energy conservation idea for best demo program and the experimental results are theory point correction, and get the practical significance of the study.

Keywords: electromagnetic induction phenomenon; the three-phase circuit; the experiment doubt; analysis; experiment scheme

1 引言

自一八二零年奥斯特发现电流的磁效应,从此人们开始进行相关的实验探索,一八三一年法拉第发现电磁感应现象,以后人们应用电磁感应现象制作成了发电机和感应加速器等,其中最具影响力的是发电机．

2 电磁感应现象

2.1 电磁感应现象定义

电磁感应是利用磁场产生电流的现象,相应的电流叫感应电流．能够产生电流的方式有很多种,从本质上讲,有两类:一类是由于磁场与回路相对运动引起的,另一类是由于磁场的变化引起的．它们的共同点是使回路中的磁通量发生变化．电磁感应现象中首先产生的是感应电动势,相比之下感应电动势比感应电流更能反映电磁感应现象的实质,它不受回路是否闭合以及电阻大小的影响,且法拉第的电磁感应定律表示出了电动势与磁通量的变化率的正比关系,再结合楞次定律可得到电磁感应现象的定律的统一表述：闭合回路中,

感应电动势与回路中磁通量的变化率的负值成正比,即ξ=dt

d k φ-（ξ表示感应电动势,单位为伏特,t 单位是秒,φ表示磁通量,单位为待定）[1]．

2.2 电磁感应现象的实质

导体运动和磁场变化都可以产生感应电动势,即有电动势产生时,存在静电力k f 推动电荷做功．研究表明：磁场B 一定,导体运动时,实质上是非静电力k f 洛伦兹力,相应的感应电动势叫动生电动势．导体不动,磁场B 变化时,实质上静电力k f 是感生电场力,相应的电动势叫做感生电动势．

3 手摇三相交直流发电机演示实验

3.1 原理简析

本实验即为动生电动势产生三相电,由直流电源提供稳恒磁场,励磁绕组由转轴带动旋转切割磁场产生感生电动势,产生电流从而达到发电的目的．

3.2 演示仪简介及部件原理详述

定子：它由机座支架,定子冲片和定子线圈组成．发电机机座支架即转子支架,它起支撑磁极转子的作用．其上还安装有电刷,以便将励磁电能引入磁极绕组．定子冲片由硅钢片叠成,以便为定子线圈产生磁能提供通路；其内壁有槽,槽中镶嵌着三个线圈,即定子线圈,为了清楚地显示三相发电机的基本工作原理,三个线圈外包着黄、绿、红三色彩绸以资识别．线圈采用直径0.35mm 的漆包线,每个线圈绕300匝．组成形状、尺寸和匝数都相同而轴线相差1200

的三个绕组,这样在发电机工作时可以形成频率一致、幅值相等、相位相差1200的交流电．

磁极转子：它由转子（磁极）转轴、滚珠轴承、滑环和励磁绕组组成．励磁绕组采用直径0.53mm 的漆包绕线400匝．磁极转子由电刷接入稳恒直流电源后通过机械转轴转动为三相电源的产生提供磁场能．

底座：木制绝缘．

接线柱：三相电流输出端．

Y/Δ接线板、Y 接法负载板和三相不平衡中性线带电负载板：负载板减少实验线路连接便于演示实验的成功．

3.3 三相电流产生机制理论分析

直流电源供电,电压范围4.5V~6V ．经电刷进入励磁绕组,励磁绕组为闭合回路,由电磁感应现象知,物体带电,建立电场使其具有电能．回路载流,建立磁场使其具有磁能．称之为自感磁能,通电

时电流从0增加到I ,

自感电动势阻碍其增

加,因此在电流增加

过程中克服自感电动势做功转化为载流线