电磁感应现象在手摇三相发电机演示实验中的应用
实验探究电磁感应对发电机原理的应用
实验探究电磁感应对发电机原理的应用电磁感应是一种重要的物理现象，对于发电机的原理和应用有着至关重要的作用。
本文将通过实验的方式来探究电磁感应对发电机原理的应用，并分析其在电力行业中的实际应用价值。
一、实验目的本实验的目的在于通过自行制作一个简易的发电机模型，观察和研究电磁感应现象对发电机的原理及应用。
二、实验材料与方法1. 实验材料：- 一根铜线- 一块铁心- 一块磁铁- 一个电灯泡2. 实验步骤：1) 将铜线环绕在铁心上，形成一个线圈。
2) 将磁铁靠近线圈，观察是否产生感应电流。
3) 如果有产生感应电流，将线圈两端与电灯泡相连，观察电灯泡是否亮起。
三、实验结果与分析经过实验，我们观察到当磁铁靠近线圈的时候，线圈两端会产生感应电流。
进一步将线圈连接上电灯泡后，我们发现电灯泡顺利亮起。
这一现象的原理是基于法拉第电磁感应定律。
根据该定律，当磁场的磁通量通过一个闭合线圈时，产生感应电动势。
而当该线圈形成闭合回路并与电灯泡相连时，感应电动势便会推动电子流动，从而使电灯泡亮起。
四、电磁感应在发电机中的应用发电机是利用电磁感应现象将机械能转化为电能的装置。
通过不断旋转的磁场和线圈之间的相对运动，可以产生感应电流。
这种感应电流在电路中流动时，可以为各种电器设备提供所需的电力。
实际应用中，发电机的原理和电磁感应密切相关。
电力行业中的发电设备，如火力发电厂、核电厂和风力发电厂等都离不开发电机的应用。
这些发电设备通过转动磁场和线圈之间的相对运动，产生感应电流，将机械能转化为电能，为社会提供电力供应。
此外，电磁感应在交流电产生和变压器中也发挥着重要作用。
交流电产生的基本原理是通过定子线圈中的磁场和转子上的导线之间的相对运动产生感应电流。
变压器则是通过互感现象，将输入的电压经过变换得到不同电压的输出，以适应不同设备或地区的需求。
总结：通过本实验的探究和分析，我们发现电磁感应在发电机原理中起到了至关重要的作用。
电磁感应现象可以将机械能转化为电能，广泛应用于电力行业中的发电设备、交流电产生和变压器等方面。
71. 电磁感应现象在发电机中的应用是什么？
71. 电磁感应现象在发电机中的应用是什么？关键信息项：1、电磁感应现象的原理阐述2、发电机的结构与工作原理3、电磁感应在不同类型发电机中的应用特点4、应用中的效率影响因素5、相关技术的发展趋势11 电磁感应现象的原理电磁感应现象是指当导体在磁场中运动或者磁场发生变化时，导体中会产生感应电动势的现象。
这一现象基于法拉第电磁感应定律，即感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
导体切割磁感线运动时，导体中的自由电子受到洛伦兹力的作用，向导体一端聚集，从而在导体两端形成电势差。
111 磁通量的概念磁通量是通过某一面积的磁感线条数，其大小与磁场强度、面积大小以及磁场与面积的夹角有关。
112 电磁感应现象的条件产生电磁感应现象需要满足两个条件：一是电路必须是闭合的；二是穿过闭合电路的磁通量必须发生变化。
12 发电机的结构与工作原理发电机通常由定子和转子两部分组成。
定子是固定不动的部分，一般包含绕组；转子则是旋转的部分，可能带有磁场或者导体。
121 交流发电机在交流发电机中，转子旋转产生旋转磁场，定子绕组中的磁通量不断变化，从而产生交流感应电动势。
其输出的电流和电压的大小和方向会随时间周期性变化。
122 直流发电机直流发电机则需要通过换向器等装置，将交流感应电动势转换为直流输出。
13 电磁感应在不同类型发电机中的应用特点131 水力发电机利用水流的能量推动水轮机旋转，进而带动发电机的转子旋转，实现电磁感应发电。
其特点是功率大、稳定性较好，但受水资源分布和季节影响。
132 火力发电机通过燃烧燃料产生高温高压蒸汽，驱动汽轮机旋转，带动发电机工作。
优点是发电功率较大，可根据需求调节输出，但对环境有一定污染。
133 风力发电机依靠风力带动叶片旋转，从而使发电机转子转动产生电能。
具有清洁、可再生的优点，但发电效率受风速和风向的影响较大。
134 太阳能发电机通过光伏效应将太阳能转化为电能，或者利用太阳热能产生蒸汽驱动发电机。
手摇发电物理实验报告
手摇发电物理实验报告实验目的本实验旨在通过手摇发电机装置进行实验，探究手摇发电的原理以及与转动速度和电流之间的关系，并进一步理解发电原理和能量转换过程。
实验器材1. 手摇发电机装置2. 电流表3. 实验导线4. 数字万用表实验原理手摇发电机利用电磁感应原理将机械能转化为电能。
当手摇发电机转动时，磁场经过线圈会感应出电流，从而产生电能。
转动速度越快，感应到的电流就越大。
实验步骤1. 将手摇发电机装置连接到电流表和数字万用表上，保证电路连接正确。
2. 握住手摇发电机的把手，迅速旋转手摇发电机，使其转动起来。
3. 观察电流表和数字万用表上的数据变化，记录下转动速度和相应的电流强度，多次实验以取得准确的平均值。
实验结果及数据分析经过多次实验得到以下数据：转动速度（转/分钟）电流强度（A）-50 0.1100 0.2150 0.3200 0.4250 0.5从实验数据可以看出，随着手摇发电机的转动速度增加，所感应到的电流强度也随之增加。
这是由于转动速度越快，感应到的磁场变化速率越大，从而感应出的电流也越大。
实验讨论手摇发电机是一种简单、便携式的发电装置，可以利用它在户外无电区域或紧急情况下提供电能。
通过本实验，我们深入了解了手摇发电的原理，并验证了转动速度与电流强度之间的正相关关系。
在实际应用中，我们可以通过控制转动速度来调节输出的电流，以满足特定的电能需求。
实验总结通过本次手摇发电物理实验，我们了解到了电磁感应原理和手摇发电的基本原理。
实验结果验证了转动速度与电流强度之间的正相关关系。
通过控制转动速度，我们可以改变发电机的电流输出。
这个实验对于我们深入理解能量转换和发电原理具有重要意义，具备实际应用价值。
心得体会通过亲自进行手摇发电实验，我深刻体会到了能量转换的奇妙过程。
能源是人类生活的基础，而手摇发电则是一种可持续利用的能源，可以在没有电力供应的情况下为生活提供便利。
在日常生活中，我们应该更加珍惜能源资源，通过科学合理地使用能源，为环境保护尽一份力。
电磁感应法拉第电磁感应定律的实验探究
电磁感应法拉第电磁感应定律的实验探究引言：电磁感应是物理学中的重要概念，法拉第电磁感应定律是描述电磁感应现象的基本定律之一。
本文旨在通过实验，探究法拉第电磁感应定律的实验现象与规律，并进一步了解其应用。
实验一：磁场中的导线实验目的：通过观察磁场中的导线，验证法拉第电磁感应定律。
实验材料：磁铁、导线、直流电源、电流表。
实验步骤：1. 将磁铁固定在桌面上，使其垂直于桌面，并放置一个导线在磁铁附近。
2. 将导线的两端连接至直流电源，并接入电流表。
3. 调节直流电源的电流值，并观察电流表的读数。
4. 移动导线位置，观察电流表的读数变化。
实验结果及分析：当导线静止时，电流表的读数为零。
当导线在磁场中移动时，电流表的读数出现变化。
根据法拉第电磁感应定律，导线在磁场中运动时会感应出电动势，从而产生电流。
导线的移动速度越快，电流表的读数越大。
这一实验结果验证了法拉第电磁感应定律的基本原理。
实验二：电磁感应现象在发电机中的应用实验目的：通过发电机实验，进一步验证法拉第电磁感应定律，并了解电磁感应在发电机中的应用原理。
实验材料：磁铁、铜线圈、手摇发电机。
实验步骤：1. 将磁铁固定在手摇发电机的转子上，确保其能够旋转。
2. 将铜线圈固定在手摇发电机的定子上，并与导线相连。
3. 用手摇旋转转子，观察电路中是否有电流产生。
4. 改变转子的转动速度，观察电流的变化情况。
实验结果及分析：通过手摇发电机实验，我们可以观察到转子的旋转使磁铁的磁场线通过铜线圈，从而产生电流。
当转子旋转速度增加时，电流的值也相应增大。
这一实验结果进一步验证了法拉第电磁感应定律，并揭示了电磁感应在发电机中的应用原理。
实验三：互感现象实验目的：通过互感实验，研究两个线圈之间的感应现象，进一步验证法拉第电磁感应定律。
实验材料：两个线圈、铁芯、交流电源、示波器。
实验步骤：1. 将一个线圈连接至交流电源，并通过铁芯相连接。
2. 将另一个线圈连接至示波器。
3. 打开交流电源，观察示波器上的波形。
手摇发电机初中科学教案
手摇发电机初中科学教案课程目标：1. 了解电磁感应现象及其在手摇发电机中的应用。
2. 掌握手摇发电机的制作原理和操作方法。
3. 培养学生的动手能力、观察能力和科学思维。
教学重点：1. 电磁感应现象的原理。
2. 手摇发电机的制作和操作。
教学难点：1. 电磁感应现象的深入理解。
2. 手摇发电机中磁场的构建。
教学准备：1. 教具：手摇发电机模型、磁铁、导线、灯泡等。
2. 学具：学生分组，每组一份手摇发电机制作材料包。
教学过程：一、导入（5分钟）1. 利用问题引导学生思考：什么是电？电从哪里来？2. 展示手摇发电机模型，引发学生兴趣。
二、新课导入（10分钟）1. 讲解电磁感应现象的原理，引导学生理解手摇发电机的工作原理。
2. 介绍手摇发电机的组成部分，包括转子、定子、磁场等。
三、动手制作（10分钟）1. 学生分组，根据制作步骤组装手摇发电机。
2. 教师巡回指导，解答学生在制作过程中遇到的问题。
四、实验操作（10分钟）1. 学生操作手摇发电机，观察灯泡的亮度变化。
2. 教师引导学生分析实验现象，总结电磁感应原理。
五、拓展应用（5分钟）1. 学生讨论手摇发电机的实际应用场景。
2. 教师总结手摇发电机在生活中的重要性。
六、课堂小结（5分钟）1. 学生总结本节课所学内容，分享自己的收获。
2. 教师点评学生的表现，给予鼓励和建议。
教学反思：本节课通过手摇发电机的制作和实验操作，使学生了解了电磁感应现象及其在实际应用中的重要性。
在教学过程中，要注意引导学生动手动脑，培养学生的实践能力和科学思维。
同时，教师应关注学生的个体差异，给予每个学生充分的指导和支持，提高他们的学习兴趣和自信心。
电磁感应现象在发电中的应用
电磁感应现象在发电中的应用在我们的日常生活中，电已经成为了不可或缺的一部分。
从照明、取暖到各种电子设备的运行，电的作用无处不在。
而电的产生，很大程度上依赖于电磁感应现象。
那么，什么是电磁感应现象呢？它又是如何在发电中发挥关键作用的呢？电磁感应现象是指闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。
这个简单的原理，却为现代电力工业的发展奠定了坚实的基础。
让我们先来了解一下常见的发电方式，其中最常见的就是火力发电。
在火力发电站中，煤炭、石油或天然气等燃料被燃烧，产生的热能将水加热成高温高压的蒸汽。
蒸汽推动汽轮机旋转，而汽轮机又带动发电机的转子旋转。
在发电机内部，转子是一个带有磁场的部件，当它在定子的线圈中旋转时，就相当于导体在磁场中做切割磁感线运动，从而产生了电能。
这里虽然没有直观的切割磁感线动作，但其实质仍然是基于电磁感应原理。
水力发电也是一种重要的发电方式。
在水力发电站中，利用高处的水流势能推动水轮机旋转。
水轮机与发电机的轴相连，带动发电机的转子旋转，进而通过电磁感应产生电能。
与火力发电不同的是，这里的动力来源是水流的能量，但其发电的核心原理依然是电磁感应。
风力发电近年来发展迅速。
巨大的风力涡轮机叶片在风吹动下旋转，带动内部的机械装置，最终使发电机的转子转动。
同样，通过电磁感应将机械能转化为电能。
可以说，只要有风的地方，就有可能利用风力发电为我们提供清洁的电力。
除了上述常见的发电方式，还有一些其他基于电磁感应原理的发电形式。
例如，潮汐发电利用了海水涨落时的势能和动能，通过特殊的装置带动发电机转子旋转发电；地热发电则是利用地球内部的热能将水加热成蒸汽，推动汽轮机和发电机工作。
在电磁感应现象的实际应用中，发电机的结构和性能不断得到优化和改进。
为了提高发电效率，发电机的磁场强度、导体的材质和形状、转子的转速等因素都被精心设计和调整。
同时，随着技术的进步，新型的超导材料也逐渐应用于发电机中，大大降低了能量损耗，提高了发电效率。
电磁感应定律的实验验证与应用
电磁感应定律的实验验证与应用电磁感应定律是电磁学中的基础定律之一，它描述了磁场变化产生的感应电动势。
通过实验验证电磁感应定律的原理和应用，我们可以更好地理解电磁现象，并将其应用于各个领域。
本文将就电磁感应定律的实验验证和应用进行探讨。
一、实验验证1. 线圈中的电流变化引起的磁场变化为了验证电磁感应定律，我们可以进行如下实验：将一个磁铁放在一个线圈附近，然后将一根接通电源的导线插入线圈中，使电流通过线圈。
在实验过程中，我们可以观察到磁铁在线圈周围产生的磁场，即磁力线从线圈出发，传向外部。
2. 磁场变化引起的感应电流在实验中，我们可以采用另一种方法验证电磁感应定律：通过改变线圈中的磁场强度，观察到感应电动势的产生。
例如，我们可以将一个线圈中的磁铁移动，由此改变线圈中的磁场强度。
根据电磁感应定律，磁场的变化将产生感应电动势，在线圈中激发感应电流。
3. 线圈中导线的运动产生的感应电动势除了改变磁场强度，我们还可以通过改变线圈中的导线运动方式来验证电磁感应定律。
例如，我们可以将带有直流电流的导线快速穿过线圈，并观察是否产生了感应电流。
根据电磁感应定律，当导线通过线圈时，由于磁场的改变，会在线圈中产生感应电动势。
二、应用1. 电磁感应在发电机中的应用电磁感应定律在发电机中得到了广泛的应用。
发电机通过传动装置使线圈在磁场中旋转，从而改变线圈中的磁场强度。
根据电磁感应定律，这种磁场的变化将在线圈中产生感应电动势，从而转化为电能。
发电机的应用范围很广，包括发电厂、风力发电和水力发电等。
2. 变压器中的电磁感应原理变压器是利用电磁感应原理工作的电器设备。
它通过变换电压和电流的比例，从而实现输电和分配电能的目的。
变压器中由于线圈中的电流变化引起的磁场强度的变化，进而通过互感作用产生感应电动势，从而实现电能的转换和传输。
3. 感应加热中的电磁感应应用电磁感应还可以应用于感应加热。
感应加热是利用感应电流在导体中产生的热效应，从而实现对物体的加热。
电磁感应定律在发电机中的应用
电磁感应定律在发电机中的应用电磁感应定律是麦克斯韦方程组中的一条重要定律，用于描述电磁场中的电磁感应现象。
它在现代生活中有许多应用，尤其是在发电机的原理和工作中起着至关重要的作用。
本文将探讨电磁感应定律在发电机中的应用。
首先，让我们简单回顾一下电磁感应定律的内容。
它可以表述为当导体中的磁通量发生变化时，导体中就会产生感应电动势。
这个定律由法拉第在19世纪初提出，并在纳高尔的实验中进行了验证。
在发电机中，电磁感应定律的应用主要体现在通过导线中的磁场和电流之间的相互作用。
在一个简单的发电机中，有两个主要的部分：励磁线圈和转子。
励磁线圈通常由大量的绕组组成，并通过直流电源供电，产生一个恒定的磁场。
转子则由导线组成，并固定在转轴上。
当转轴开始旋转时，导线中的磁通量会发生变化，根据电磁感应定律，导线中就会产生感应电动势。
然而，仅有感应电动势是远远不够的，我们还需要将其转化为实际可用的电能。
这就需要引入一个重要的概念：电势差。
根据电势差的定义，当一段导线两端的电势差发生变化时，电子就会受到力的作用，从而产生电流。
而在发电机中，我们通过连接导线两端的终端，使产生的感应电动势转化为流经外部电路的电流。
除了将感应电动势转化为电流外，还需要注意到发电机的另一个重要性能指标：电压。
电压代表了电势差的大小，也就是单位电荷所具有的能量。
在发电机中，我们通常会通过改变绕组的匝数或者转子的旋转速度来控制输出电压的大小。
这就是为什么发电机可以产生不同的电压，并用于不同的应用领域。
此外，电磁感应定律还在发电机中的绝缘和保护方面发挥了重要作用。
由于发电机通常处于高温和高湿度的环境中，绕组和导线很容易受到环境因素的损坏。
因此，我们需要在发电机中添加保护装置，以避免电路的短路和过载。
这可以通过使用保险丝、电磁继电器和过压保护器来实现。
这些装置能够根据电流和电压的变化快速切断电路，保护发电机的正常工作。
综上所述，电磁感应定律在发电机中发挥着至关重要的作用。
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--目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Keywords (2)1引言 (2)2电磁感应现象 (2)2.1电磁感应现象定义 (2)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 (6)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 ofApplicationWang jiguo Class 2, Grade 2008 Physics MajorSchool of PhysicsAbstract: 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 scheme1 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=dtd 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圈即励磁绕组的磁能．即励磁绕组形成磁极产生沿空气隙按正弦规律分布的磁场,这时机械传动装置带动励磁绕组沿顺时针方向以恒速转动时,在轴线相差0120的定子线圈中产生感应电动势,即对称三相电动势1e ,2e ,3e ．选择1e 为参考量,则对称三相电动势表示为：t E e m ωsin 1=,)120sin(02-=t E e m ω,)120sin()240sin(003+=-=t E t E e m m ωω……①,其中m E 为电动势的最大值[2]．4 三相电路组成结构分析4.1 三相电源的星形联接将三相绕组的三个末端L 1′,L 2′,L 3′连接在一起后,三个首段L 1,L 2,L 3一起向外引出四根供电线,或从三个首段引出三个供电线,这种供电方式称为三相电源的星形联接或Y 型联接,图1结构示意图 图2绕组示意图 图3三相电动势示意图就供电方式而言,前者称为三相四线制,后者称为三相三线制．星形联接时,三个绕组的末端的连接点N 称为中性点,三个首端引出的供电线称为相线或端线,俗称火线．应用三相四线制供电方式向用户供电时提供两种电压：每相绕组两端的电压•1U ,•2U ,•3U ,即相线与中性线之间的电压,称为相电压；每两组相绕组端点间的电压,即相线与相线间的电压•12U ,•23U ,•31U 称为电源的线电压．如下图3、图4所示,由KVL,线电压和相电压之间关系为•12U =•1U -•2U ,•23U =•2U -•3U ,•31U =•3U -•1U …………②．由于三相电动势是对称的,三相绕组的阻抗一般都是很小所以三个相电压也是对称的,用•P U 表示,•1U =•2U =•3U =•P U ,以•1U 为参考做电压矢量图,三个线电压也是对称的,用•L U 表示,则有•12U =•23U =•31U =•L U ,由向量图用几何法得•L U =3•P U ．例如,相电压为220V 时线电压为380V ．三相电源工作时,每相绕组中的电流•1I ,•2I ,•3I 称为电源的相电流,由端点输送出去的电流为•1L I ,称为电源的线电流．相电流和线电流的大小均与负载有关．星形联结时,线电流是对应相电流的,即•1L I =•1I ,•L2I =•2I ,•L3I =•3I ．如果线电流是对称的,则相电流也一定是对称的,他们的有效值可以分别用•L I ,•P I 表示,即•1L I =•L2I =•L3I =•L I ,•1I =•2I =•3I =•P I ．可见,在电流对称的情况下联接的对称三相电源中,线电流的有效值等于相电流的有效值,即•L I =•P I 在相位上,线电流与对应的相电流相位相同．4.2 三相电源的三角形联接将三相电源中每相绕组的首端依次与另一相绕组的末端连接在一起,形成闭合回路,然后从三个连接点引出三根供电线,这种连接方式为三相电源的三角形联接或Δ联接．显然,这种供电方式只能是三相三线制． 图3三相四线制星形联接图 图4电压相量图三角形联接时,对应的线电压就是相电压,•12U =•1U ,•23U =•2U ,•31U =•3U …………③．而且可以认为他们是对称的．因而,在三角形联接的对称三相电源中,线电压的有效值等于相电压的有效值,即•L U =•P U 在相位上,线电压与对应的相电压相位相同．在三角形联接的矢量图中,根据KCL,线电流与相电流的关系为•1L I =•1I -•3I ,•L2I =•2I -•1I ,•L3I =•3I -•2I ．当它们对称时,用几何的方法由矢量图可以求得线电流的有效值,等于相电流的3倍,即•L I =3•P I ．在相位上,线电流是滞后于与之相关的滞后相相电流300,滞后于超前相相电流1500的．例如,与•1L I 相关的相电流为•1I 和•3I ,相电流•1I 是滞后于相电流•3I 的,而•1L I 滞后于•1I 300滞后于•3I 1500．4.3 三相负载的星形联接相应的三相负载的联接方式也为两种即：星形联结和三角形联接．需要注意的是无论采用哪种接法,每相负载首末端之间的电压成为负载的相电压；两相负载之间的电压称为负载的线电压；每相负载过的电流称为负载的相电流；负载从供电先上取用的电流称为负载的线电流．三相负载应该采用那一种连接方式,应根据电源电压和负载额定电压的大小来决定．原则上,应使附加的实际相电压等于其额定相电压．图7为三相负载的三相四线制星形联接时的电路．三相负载的三个末端连接在一起,接到电源的中性线上,三相负载的三个首端分别接到电源的三根相线上．由图7、图8知,在图示参考方向下,线电压和相电压的关系,线电流和相电流的关系,与星型联接的三相电源中的公式相同,即中性电流为•••••••++=++=321321I L L L N I I I I I I ,相电压与相电流的关系为： 图5三角形联结图图6电流相量图 图7三相四线制星形联结图111Z U I ••=,212Z U I ••=,333Z U I ••=． 由于三相电源提供的线电压和相电压一般是对称的,如果负载是对称的,即负载的阻抗相等．这样负载和电源的相电流及线电流必然是对称的,这样的三相电路称为对称三相电路．这时的向量如上矢量图所示,因此,在对称三相电路中,星形联接的三相负载和星形联接的三相电源,他们的线电压与相电压,线电流与相电流的有效值之间和相位之间的关系是相同的,即可推出在对称三相电路中,中性线的电流为零．三相负载不对称,则中性线的电流不为零,实验过程中演示三相不对称负载时中性线的灯泡会发光[3]．4.4 三相负载的三角形联结如下图是三相负载的三角形联结电路,每相负载的首端都依次与另一项负载的末端联结在一起,形成闭合回路,然后,将三个连接点分别连到三相电源的三根相线上,显然这种接法为三相三线制．由于电源电压的对称性,因此,三相负载的线电压和相电压也是对称的．在如此的三相对称电路中三角形联结与三相负载和三相电源,他们的线电压与相电压,线电流与相电流的有效值之间和相位之间的关系是相同的[4]．5 实验时遇到的问题解析5.1 实验时微噪产生及原因实验时的噪声主要有手摇轮式传动机构的摩擦声音和励磁绕组在通电工作的过程中产生的声音．由于转子图9三角形联结图图8相量图为提高励磁绕组磁性作用的硅钢铁心在线圈工作时产生损耗,因消耗电能而产生机械振动从而发声．声音较小,但消耗能源,造成机械磨损,降低仪器使用寿命．损耗计算公式2RI P =[5]．5.2 实验仪选用单极励磁绕组的原因 一方面发电机励磁绕组的极数与原动机转速有关,即本实验中的手摇动速度,生活型水电站转速较慢,故采用多极绕组,而本实验中经过机械传动装置转速较快,且仅是演示简单发电机原理,故采用单极绕组．另一方面单极励磁绕组结构简单,在运行过程中既能够满足转速与励磁电流副角的要求,又满足演示实验讲解发电机励磁绕组原理的清晰直观．另附励磁绕组工作环境要求：a 、室环境不高于零上40C ︒,不低于零下20C ︒；b 、环境空气相对湿度不大于85%；c 、周围环境无损害绝缘的腐蚀性气体或蒸汽；d 、周围环境无易爆气体及导电尘埃；e 、周围环境无剧烈的冲击与强烈的震动．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实验电路连接完毕,在电源接通的瞬间（错误实验：闭合了开关）由电磁感应现象知,在励磁绕组中产生感应电动势,而定子线圈和励磁绕组间发生互感现象,定子中产生电势变化从而使小灯泡发光在误接交流电后,转子线圈和定子发生持续互感现象,即组成变压器向用电器提供电源,使小灯泡发光．此时电压关系应为1U /2U =2N /1N 其中1U 为转子电压2U 为定子电压即向用电器提供电压,1N 为转子线圈数目2N 为定子线圈数目[4]．在实验过程中应尽量避免这种错误,避免瞬间电压过大将小灯泡或线圈烧损．5.4 实验时电压6V 时为何转子吸到定子上本试验仪的定子机械构架,转子铁心为了增强在工作状态下的磁场能量强度均采用硅钢结构,而实验仪器由于长期使用,磨损极为严重,仪器在正常状态下,直流电源通电后励磁绕组的铁心为硅钢,增强了磁性,转子的磁能对同是硅钢构架的定子将产生远超自重的电磁吸力,但由于机械构架的存在,定子转子之间存在1.5-3mm [5]的气隙,本实验室的仪器磨损过于严重,导致所产生的电磁吸力大于转子自重时,转子就吸在定子上,致使实验无常进行．注：电磁吸力计算公式：电磁铁的起重量与被吊物品的形状、尺寸、堆放状态有关,电磁铁的吸力可用麦克斯威尔电磁吸力公式来计算：F =1/5000²*B ²*S式中F =起重电磁力(kg)S =工作气隙面积(cm ²)B=工作气隙磁密(Gs) [6] [8]．6提出演示实验方案在本实验进行时,使用实验室配备的(6~8V 0.15A)小灯泡,则小灯泡额定电压即负载电压,考虑到励磁绕组的功率损耗,及各学生进行演示实验时的差异．代入上文中三相电路公式①②③及功率损耗相关公式并参考理论值给出实验演示方案（实验演示围）如下表1表1实验演示方案表联结方式电压（V）转速（r/min）手摇速度（r/min）Y5-5.51300-150030-50Δ5.5-61300-150030-50由于本实验在于演示,即现象明显即可,无须长时间做实验,故实验时每项联结演示30s左右即可[3] [4] [7]．参考文献：[1]王忠亮,封小超.电磁学讨论[M].:教育,1985.378-405.[2]应璞.电机学上册[M].:大学,2003(8).1-36.[3]唐介.电工学(少学时)（第二版）[M].:高等教育,2005.95-105．[4]应璞.电机学下册[M].:大学,2003(8).44-53,78-80．[5]国际单位制物理量单位.汉典,/appendix/f30.htm.2009．[6]搬运钢板的起重吸盘概述.百度网,wenku.baidu./view/3cdd1e2b3169a4517723a387.html．[7]演示实验在新课标教学中的作用.考试网,/．[8]Handling of steel lifting chuck over view. The nets of Baidu,wenku.baidu./view/3cdd1e2b3169a4517723a387.html.。