高中物理第4章远距离输电第1节三相交变电流教学案鲁科版选修3-2(new)

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。

1.线电压:火线与火线之间的电压,一般为380V ;2.相电压:火线与中线之间的电压,一般为220V .知识点一：三相交流电发电机、三相交流电的产生及特点5.瞬时值表达式三个绕组(A X 、B Y 、C Z )中产生的感应电动势可用函数分别表示为 sin A m e E wt =；2sin()3B m e E wt π=-；4sin()3C m e E wt π=- 6.e -t 图象:三相交变电流的e -t 图象如图所示.*注：(1)三相交变电流的每一相电流的变化规律跟前面学过的正弦式交变电流完全相同.(2)三相电流间的相位关系决定了表达式和图象的关系.(3)三相交流发电机由于电枢的特殊连接关系,对外供电时电压(及电流)不是简单地相加或相减的关系.【典例1】请将左边的三相交流发电机的电源绕组连接方式与右边两个接法简图用笔划线对应起来。

【答案】-----；-------。

即横连【拓展】电源绕组的星形接法中，电源的相电压与线电压的关系是什么？电源绕组的三角形接法中，电源的相电压与线电压的关系是什么？【解析】（1）把三相电源三个绕组的末端a ’、b ’、c ’连接在一起，成为一公共点o ，从始端a 、b 、c 引出三条端线，这种接法称为“星形接法”又称“Y 形接法”.如图所示.从每相绕组始端引出的导线叫做“相线”，又称“火线”.图中的o 称为“中性点”.从中性点引出的导线称为“中性线”，简称“中线”.这种具有中线的三相供电系统称为“三相四线制”.每相相线与中线间的电压称为“相电压”，其有效值分别用Vao 、Vbo 、Vco ）表示.每两根相线之间的电压称为“线电压”，其有效值分别用Vab 、Vbc 、Vca 表示.相电压的正方向规定为自始端到中性点.线电压的正方向，例如Vab 的正方向，规定为自始端a 到始端b.星形接法，相电压和线电压显然是不同的，且各相电压之间的相位不同，故在计算相电压和线电压之间的关系时应用矢量方法计算.如有Vab =2Vaocos 30°； Vbc =2Vbocos 30°；Vca =2Vcocos 30°；表示了相电压和线电压之间方向和数量关系. (2) 将一相绕组的末端与另一相绕组的始端相接，组成一封闭三角形，再由绕组间彼此连接的各点引出三根导线作为连接负载之用.这样的连接法称为“三角形接法”，也称“△接法”.如图所示.由图中可见，在△接法中，端线之间的线电压也就是电源每相绕组的相电压，因此有Vab =Vaa ’; Vbc =Vbb ’; Vca =Vcc ’. 【答案】（1）U 线3相=380V ； （2）U 线=U 相=220V【典例2】三相交流发电机的三个线圈中A 相的电压为u ＝311sin 100πtV ，那么（ ）A .三个线圈中交流电的频率都是50HzB .在t ＝0时，其他两个线圈的输电电压为零C .若按Y 形接法，任意两线间的电压的最大值为380VD .若按△形接法，任意两线间的电压的有效值为220V 【解答】正确答案是A 、D .【点拨】三相交流发电机的每个线圈的频率、电压的有效值(或最大值)均相同，但由于不同步，所以任一时刻的瞬时值不同.在两种连接方式中线电压和相电压的关系不同.【典例3】比较三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压,下列说法正确的是( )A .最大值、周期及达到最大值的时刻均相同B .最大值、周期均相同,但达到最大值的时刻依次相隔1/6周期C .最大值、周期均相同,但达到最大值的时刻依次相隔1/3周期D .最大值、周期及达到最大值的时刻均不相同【解析】选C .由三相交流电的特点可知三个线圈产生的三相电压最大值和周期相同,而达到最大值的时刻依次落后T /3,故选C . 【典例4】下列关于三相交流发电机的说法正确的是( ) A .三相交流发电机与单相交流发电机一样,主要组成部分是电枢线圈和磁极B .三相交流发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两类C .三相交流发电机发出三相交变电流,但只能使用其中一相交变电流D .三相交流发电机也可以当做三个单相交流发电机,分别单独向外传送三组单相交变电流【解析】选A 、B 、D .由三相交流发电机的原理和分类可知A 、B 正确.三相交流发电机能同时产生出三相独立的交变电流,每相交变电流都能单独使用,故D 正确,C 错误.【典例5】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600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动过程中达到最大值的时间依次落后T /3 【答案】选BD .知识点二：电源与负载的连接方式 电源与负载的连接方式 1.连接方式及特点2.相线、中线的区分通常用黄、绿、红三色分别表示相序为A 、B 、C 的相线,用黑色标记中线.3.线电压、相电压大小:通常情况下,相电压为220V ,线电压为380V. *注：(1)三相四线制中的中线不同于用电器设备的接地线.前者有电流通过,后者只在电器漏电时起保护作用.(2)严禁家庭照明电路中私自将接地线当零线使用.【典例1】（1）对称的负载星型接法中，负载电压与相电压和线电压有什么关系？相电流与线电流的关系是什么？（2）对称的负载三角形接法中，相电流与线电流有什么关系？ 【答案】（1）负载的星型接法中，若电源为Y 形连接，则负载的电压应等于相电压，并为线电压的1/3，线电流应等于相电流，即I 线=I 相；若电压为△形连接，则负载的电压应为线电压的1/3，又相电压等于线电压，故有3U 负=U 线=U 相，即有I 线=3I 相 (2)负载的三角形接法中，不管电源为Y 形连接还是△形连接，负载的电压应等于线电压，且都有线电流等于相电流的3倍，即 I 线=3I 相。

第1章 电磁感应
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导入 改变世界的线圈
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第1节 磁生电的探索
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导入 奇异的电火花
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第1节 感应电流的方向
第2节 感应电动势与电磁感应 定律
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第3节 电磁感应定律的应用
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第2章 楞次定律和自感现象
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导入 两种电源
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第1节 交变电流的特点
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第2节 自感
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第3节 自感现象的应用
鲁科版高二物理选修3-2全册课件 【完整版】源自 专题探究 电磁感应的实验与调 研
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第3章 交变电流
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0002页 0073页 0119页 0231页 0324页 0402页 0482页 0564页 0649页 0714页 0794页 0830页 0902页 1010页
第1章 电磁感应 第1节 磁生电的探索 第3节 电磁感应定律的应用 导入 奇异的电火花 第2节 自感 专题探究 电磁感应的实验与调研 导入 两种电源 第2节 交变电流是怎样产生的 第4章 远距离输电 第1节 三相交变电流 第3节 电能的远距离传输 第5章 传感器及其应用 第1节 揭开传感器的面纱 第3节 大显身手的传感器

4．1《三相交变电流》学案【学习目标】1、知道三相交变电流是如何产生的．了解三相交变电流是三个相同的交流电组成的．2、了解三相交变电流的图象，知道在图象中三个交变电流在时间上依次落后1／3周期．3、知道产生三相交变电流的三个线圈中的电动势的最大值和周期都相同，但它们不是同时达到最大值<或为零）．b5E2RGbCAP4、了解三相四线制中相线<火线）、中性线、零线、相电压、线电压等概念．5、知道什么是星形连接、三角形连接、零线、火线、线电压及相电压．【学习重点】三相交变电流及负载的连接【知识要点】1．三相交流发电机：在同一磁场中有三个互成120°的线圈，产生三个交变电动势．每个线圈产生交变电动势的原理Array跟单相发电机的原理相同．p1EanqFDPw2．三相交变电流的产生．三个交变电动势的频率相同、最大值相同、达到最大值的时刻依次落后三分之一周期3． 电源与负载的连接方式1>、线圈的星形连接<Y 接法）在实际应用中，三相发电机的三组线圈常照图加以连接。

这钟接法叫星形连接。

从每组线圈始端 A 、B 、 C 引出输电线叫相线<或叫火线），每相线圈的末端X 、Y 、Z 连成公共点O ，叫中住点。

从中性点引进的输电线叫中线<因它常接地，又叫零线）。

每根线圈两端点之间的电压叫相电压，用U 相表示，每两根相线之间的电压叫线电压，用U 线表示。

DXDiTa9E3d 三相四线制。

U 线=31/2 U 相2>、三角形接法<△接法）照图那样连接，再接到三相电源上。

这利联法称之为三角形接法。

在这种接中，各相负较正好接于两根相线间，所以每根上的电压就等于线电压。

RTCrpUDGiT 每根负载中的电流只要用线电压除以负载的阻抗便可得到。

在负载的三角形接法中，线电流与相电流是不相等的，如果我们将各相电流的正方向表示在图中，那么在相线 A 中流过的线电流IA=i1－i3，如果负载完全对称不难证明A 中线电流的有效值为任一相中电流有效值的／3倍，其余一样。

3.1交变电流的特点教学过程教法运用教学过程一、引入新课我们知道恒定电流，它的大小和方向都不随时间改变。

交流电源提供的电流的大小和方向随时间做周期性变化，我们称这种电流为交变电流，俗称交流电。

[师问] 交变电流与恒定电流比较具有不同的特点，用那些量来描述交变电流呢？由学生恒定电流和交变电流的图像感性认识不同的电流。

教师提示如下关键点①电流的大小的变化②电流方向的变化引导学生比较直流电和交流电。

以达到感性和理性认识的结合。

教学过程教法运用２．交变电流的最大值（峰值）和有效值（1）交变电流最大值（峰值）（Im 、Em 、Um ）：指交变电流各个参量一个周期内所能达到的最大值。

表示交变电流的强弱或电压的高低。

实际中需要考虑。

例如：电容器接在交流电路中，应需要知道交变电压的最大值，电容器的额定电压应高于交变电压的最大值，否则电容器有可能被击穿。

（2）交变电流有效值（I 、E 、U ）： [思考与讨论]如图所示的电流通过一个R=1Ω的电阻，它不是恒定电流。

(a)、怎样计算通电1s 内电阻R 中产生的热量?解析：图象反映的交变电流可以分为4段。

前半个周期中，0---0.2S 内，可看成电流大小为1A 的恒定电流，0.2S---0.5S 内，可看成电流大小为2A 的恒定电流.后半个周期的电流与前半个周期方向相反，但产生热量相同。

交流电的热量：（b ）如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R ，也能在1s 内产生同样的热，这个电流是多大?结合［思考与讨论］进行自主探究式学习JJ Rt I Rt I Q 8.22)3.0122.011(2)(222221211=⨯⨯⨯+⨯⨯=⨯+=教学过程教法运用恒定电流的热量：[教师指出]1） 有效值：（抓三个相同）让交流与恒定电流通过相同的电阻，如果它们在一个周期内内产生的热量相等，把恒定电流的值叫做这个交变电流的有效值。

2） 正弦交流电有效值与最大值之间的关系[说明]① 交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值；交流电压表和交流电流表的示数是有效值；交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值。

第1节 三相交变电流一、三相交流发电机 1．发电机组成、分类2．绕组特点三个绕组具有相同的匝数、绕向，互成120°角。

二、三相交变电流的产生1．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，铁芯匀速转动时，就相当于三个线圈在磁场里切割磁感线，就产生三相交变电流。

2．特点：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个周期。

三、电源与负载的连接方式 1．常用的两种连接方式三相四线制星形接法、三相三线制星形接法。

2．线电压和相电压(1)线电压：火线与火线之间的电压，一般为380 V 。

(2)相电压：火线与中线之间的电压，一般为220 V 。

1.三相交流发电机内安装3组独立的互成120°角的线圈，能同时产生出三相独立的交变电流。

2．发电机的三相绕组通常采用三相四线制连接方式，若三相负载完全对称则中线电流为零，可取消中线采用三相三线制。

3．三相电源的星形接法中火线与中线之间的电压是相电压，火线与火线之间的电压是线电压，线电压与相电压之间的关系是U 线＝3U 相。

1．自主思考——判一判(1)三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，最大值、周期及达到最大值的时刻均相同。

(×) (2)三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，最大值、周期均相同，但达到最大值的时刻依次相隔13周期。

(√)(3)在三相交变电流中相电压和线电压一定相等。

(×) (4)若三个负载相同，则一般可用三相三线制星形接法。

(√) 2．合作探究——议一议(1)三相的“相”是什么意思？三相交流发电机和单相发电机有何相同点和不同点？ 提示：①相，就是电源组；三相，就是3个电源组。

②单相发电机只有一组线圈，只产生一相交变电动势。

三相交流发电机有三组互成120°的线圈，产生三相独立的交变电流，但是每组线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同，都是靠线圈和磁场发生相对运动，利用电磁感应现象产生交变电流。

第一节三相交变电流三维教学目标一、知识目标1、知道三相交变电流是如何产生的．了解三相交变电流是三个相同的交流电组成的．2、了解三相交变电流的图象，知道在图象中三个交变电流在时间上依次落后1／3周期．3、知道产生三相交变电流的三个线圈中的电动势的最大值和周期都相同，但它们不是同时达到最大值（或为零）．4、了解三相四线制中相线（火线）、中性线、零线、相电压、线电压等概念．5、知道什么是星形连接、三角形连接、零线、火线、线电压及相电压．二、能力目标1、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．2、使学生理解如何用数学工具将物理规律建立成新模型3、训练学生的空间想象能力的演绎思维能力．4、努力培养学生的实际动手操作能力．三、情感目标1、通过了解我国的电力事业的发展培养学生的爱国热情2、让学生在学习的过程中体会到三相交流电的对称美教学过程一、复习单相交流电的产生出示单相交流电的产生示教模型，依据模型简述交流电的产生及交流电的特点．提问：1．在交流电产生的过程中，矩形线圈转到什么位置时线圈中的电流最大？什么位置电流为零？（线圈平面平行磁感线：中性面）2．两个完全相同的交流发电机，其矩形线圈也以相同的转速匀速转动，那么这两个发电机所产生的交变电动势有何异同？（交变电动势的频率、最大值相同；达到最大值时刻不同）3．如果把三个相同的矩形线圈固定在同一轴上，并使之在匀强磁场中转动，这三个线圈是否都产生电动势？为什么？（产生，穿过每个线圈回路的磁通量都发生变化）二、新课教学1．三相交流电的产生．利用“提问3”引入新课·出示三相交流模型发电机，简介其构造后，演示三相交变电流的产生：将三个灵敏电流计分别接到发电机的三个线圈上，摇动发电机的线圈，三个灵敏电流计都将摆动．归纳实验现象说明：三个线圈均能产生交变电动势（电流计指针来回摆动）．引导学生比较单、三相交流发电机的异同．（1）单相交流发电机和三相交流发电机．单相发电机：只有一个线圈，产生一个交变电动势．三相发电机：有三个互成120°的线圈，产生三个交变电动势．每个线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同．（2）三相交变电流的特点．重做三相交变电流产生的演示实验，摇动线圈尽量均匀．让学生仔细观察三个电流计指针摆动的情况，并让学生思考：三个电流计指针摆动情况有何异同？它们所反映的三个交变电动势有何异同？引导学生分析：三个交变电动势的频率相同、最大值相同、达到最大值的时刻依次落后三分之一周期的原因．（3）三相交变电流的图象．先依据单相交变电流的图象画出A相交变电动势的图象，然后让学的B和C相交变电动势的图象．图象直观地表达了三相交变电流各相电动势的异同．（4）三相交变电流的供电．依据教材图18-22所示的电路介绍三相六线制供电电路．该电路使三相交流电成为三个独立的电源给各自的负载供电，显示不出三相交流电供电的优越性．实际供电中是用四条或三条导线供电．2．星形连接．由三相六线供电演变为三相四线供电，需要帮助学生解决以下问题：三相交流电使用公共的中线时，各相电流怎样形成通路？各相之间会不会产生相互影响的现象？为此，增加以下的演示实验．按图1组成电路（制成示教板）．图中①～⑧均为香蕉插头的插空，接线A1B1、A2B2的两端均有香蕉插头．接通电路使灯泡正常发光．在接电路的情况下，用带插头的导线连接A1A2、B1B2，此过程中灯泡仍正常发光，且电流表读数不变．最后拆除A1B1，灯泡仍正常发光，且先后开关电键K1、K2都能分别控制电路的通断．实验说明两个电路公用一根导线，每个电路仍然是独立的，互不影响．（1）星形连接（符号：Y，亦称Y形接法）．根据演示实验，引入星形连接电路．出示三相电路示教板，并按图2组成电路，演示三相四线供电电路．电源用三相交变电流模型发电机，或用三相变压器．分别开关电键K1、K2、K3，三相负载均能独立工作，并不影响其它两相．（2）火线和零线．火线：亦称相线．能使试电笔的氖泡发光．从每个线圈始端引出的导线．零线：亦称中性线，从三个线圈末端公共点引出的导线通常是接地的．不能使试电笔的氖泡发光．演示：用试电笔区分交流市电的火线与零线．（3）相电压与线电压．相电压：每个线圈两端的电压．线电压：两条相线间的电压．演示实验：验证相、线电压的关系．利用三相电路演示实验装置．用两个示教交流电压表同时测相、线电压的值，它们的值符合：例题交流市电电压为220V，它是三相四线供电制一相的相电压，（利用演示实验说明三相三线供电制的可能性及其供电条件．实验仍用三相电路示教板，但需三相负载相同，并在中性线上串联一个交流电流表．当三相同时供电时，电流表的读数为零．实验说明三相负载平衡时，中性线上无电流，可以去掉．3．三角形连接．（符号是△）接法：发电机的三个线圈始端和末端依次相连．特点：U线=U相．三、作业课外作业：用试电笔（最好自制）区分家中插座的零、火线并检查开关是否接在火线上．教学分析本节教材虽非重点内容，但三相交流电在日常生活用电和工农业生产用电中被普遍地采用，使学生了解一些三相交流电的常识是很必要的．三相交流电是三个相位不同的交流电源组合供电，这跟学生习惯的单个电源独立供电的情况不同，使学生在学习这些知识时遇到困难．几个独立电路公用一段输电线，各电路之间是否产生相互影响？通过公共输电线的电流跟各独立电路的电流有什么关系？理解这些问题要以叠加原理为基础．学生尚不具备这些基础知识，所以在教学中通过实验说明几个电路公用一段输电线不会产生相互影响，彼此仍然是独立的．同时，实验也能给学生以感性认识，以便理解叠加原理．相电压与线电压的关系，可用数学方法予以证明，但要涉及三相交变电流的瞬时值表达式．教材本身没有介绍三相交变电流的瞬时值，所以教学中就利用实验结果，给出了星形接法的线、相电压的关系：资料三相四线制线电压与相电压的关系．设：三相交变电流A相的瞬时值为u A=u m sinωt则B、C两相电压由于A、B、C三相尾端相接，则A、B两相线间的线电压：u AB=u A-u B，所以：比较u AB和u A，可知线电压最大值是相电压最大值的。

鲁科版选修(3-2)第一节《交变电流的特点》教案年级高一学科物理（一）导入新课复习提问：法拉第电磁感应定律的内容是什么？学生活动电路中感应电动势大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，启发引导：一个矩形闭合线框在磁场中绕垂直于磁场方向的轴转动，情况将如何？如图3-10-1：线框边长 ab=dc=L1ad=bc=L2OO′为过ad、bc中点的轴．从图示位置开始计时，经过时间t，线圈转过角度θ=ωt，此时ab线圈产生总电动势e=ab+ dc=BL1L2ωsinωt记作e=E m sinωt记作i=I m sinωte 和i 随t 按正弦规律变化．（二）讲授新课【投影】问题四：猜想在线圈中产生的感应电流的大小、方向是确定的吗？若不是，应该是什么样的？【学生回答】不是，可能是周期性变化的【过渡】究竟同学的猜想是否正确呢，下面我们用矩形线圈在磁场中旋转来验证这一猜想。

【演示一】将线圈和电流表串联起来，转动线圈，为了便于观察，将线圈半圈半圈地转，注意观察现象，进行总结。

【总结】现象：电流表的指针时而向左，时而向右摆动。

说明电流的特点：电流大小、方向都要发生变化。

【演示二】线圈转动一周，指针左右摆动一次，线圈转动两周，指针左右摆动两次。

【总结】说明在连续转动线圈的过程中，通过电流计的电流周期性变化。

【讲解】我们把这种大小、方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流，简称交流电。

交变电流在我们的日常生活、工作中起着重要的作用。

那么矩形线圈在匀强磁场中转动为什么可以产生交变电流呢？这就是我们本节课所要研究的第一个问题——交变电流的产生。

【板书】第一节 交变电流 【投影】【讲解】3只画了一匝线圈，它的ab 边连在金属滑环K 上，cd 边连在滑环L 上；两个滑环通过金属片做的电刷A 、B 和外电路相连，将线圈中产生的电流引到外电路，让线圈沿逆时针方向转动，在线圈逆时针匀速转动过程中，哪些边在切割磁感线？【学生回答】在线圈逆时针匀速转动过程中，ab 边和cd 边在切割磁感线【讲解】正确。

感应电动势可用函数分别表示为eA=Emsinωt,
eB=Emsin(ωt-
2 3
),eC=Emsin(ωt-
4 3
)。
(3)e -t图象:三相交变电流的e -t图象如图所示。
3.三相电流的异同:
(1)相同量。
①同为正弦式交变电流,最大值与有效值都满足关 系:E= Em 。
2
②具有相同的周期(频率)、峰值(最大值)和有效值。
3
【补偿训练】 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,下列说法错误的是 ( ) 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
火线的电势高。
()
(4)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。
()
(5)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。
()
提示:(1)√。照明电路中火线与零线间的电压为 220 V。 (2)×。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、零线流出,时而由火线流出、零线流 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。
C.在转动过程中,某时刻每个绕组产生的感应电动势的 瞬时值相同 D.在转动过程中,每个绕组独立产生的感应电动势的瞬 时值、最大值、周期都不相同
【解析】选B。三个绕组匝数相同,绕向相同,互成
120°,所以每个绕组产生的电动势最大值相同,周期
频率相同,但瞬时值不同,到达最大值的时间依次落 后 T ,B对,A、C、D错。
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第4章 远距离输电
第1节 三相交变电流
一、三相交流发电机

新知预习·巧设计
第第
4
1
章节
名师课堂 ·一点通
要点一 要点二
创新演练 ·大冲关
随堂检测归纳小结 课下作业综合提升
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．知道三相交变电源与负载的连接
方式及线电压与相电压的关系。
[读教材·填要点] 一、三相交流发电机
1．发电机组成、分类
图4－1－1 答案：三角形 星形
3．如图4－1－2所示为负载和发电机线圈间的连接，发 电机绕组为________接法，负载为________接法。
图4－1－2 答案：星形 星形
4．下列有关三相交流发电机及三相交变电流的说法正
确的是
()
A．旋转电枢式三相交流发电机一般适用于较大输出功率
B．三个绕组的匝数和绕向不同，互成120°角
(2)负载的连接方式有星形接法和三角形接法：电源的星 形连接，U 线＝ 3U 相，三角形连接，U 线＝U 相；负载的星形 连接，I 线＝I 相，三角形连接，I 线＝ 3I 相。
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答案：D
2. (对应要点二)在三相交流电源上按
பைடு நூலகம்
星形接法连接相同的负载1、2、
3，如图4－1－5所示，NN′是中
性线。已知负载1上的电压为 220 V，电流为15 A。现以I表示
图4－1－5
中性线上的电流，U表示P、Q两点间的电压，则( )
A．I＝15 A，U＝440 V
B．I＝45 A，U＝380 V
[解析] 将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三 相四线制电源，若将中性线断开，每相的相电压均为220 V，有电流，而且在这种情形下，中性线无电流可以省去。 故正确选项应为A。

第1节 三相交变电流一、三相交流发电机 1．发电机组成、分类2三个绕组具有相同的匝数、绕向，互成120°角。

二、三相交变电流的产生1．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，铁芯匀速转动时，就相当于三个线圈在磁场里切割磁感线，就产生三相交变电流。

2．特点：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个周期。

三、电源与负载的连接方式 1．常用的两种连接方式三相四线制星形接法、三相三线制星形接法。

2．线电压和相电压(1)线电压：火线与火线之间的电压，一般为380 V 。

1.三相交流发电机内安装3组独立的互成120°角的线圈，能同时产生出三相独立的交变电流。

2．发电机的三相绕组通常采用三相四线制连接方式，若三相负载完全对称则中线电流为零，可取消中线采用三相三线制。

3．三相电源的星形接法中火线与中线之间的电压是相电压，火线与火线之间的电压是线电压，线电压与相电压之间的关系是U 线＝3U 相。

(2)相电压：火线与中线之间的电压，一般为220 V 。

(3)两者关系：在星形接法中U 线＝3U 相。

1．自主思考——判一判(1)三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，最大值、周期及达到最大值的时刻均相同。

(×)(2)三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压，最大值、周期均相同，但达到最大值的时刻依次相隔13周期。

(√)(3)在三相交变电流中相电压和线电压一定相等。

(×) (4)若三个负载相同，则一般可用三相三线制星形接法。

(√) 2．合作探究——议一议(1)三相的“相”是什么意思？三相交流发电机和单相发电机有何相同点和不同点？ 提示：①相，就是电源组；三相，就是3个电源组。

②单相发电机只有一组线圈，只产生一相交变电动势。

三相交流发电机有三组互成120°的线圈，产生三相独立的交变电流，但是每组线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同，都是靠线圈和磁场发生相对运动，利用电磁感应现象产生交变电流。

学习目标知识脉络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.知道三相交变电源与负载的连接方式，线电压与相电压的关系．(重点、难点)4.了解三相交变电流在生产、生活中的广泛应用三相交变电流课堂新坐标高中物理第4章远距离输电第1节三相交变电流教师用书鲁科版选修35127[先填空]1．三相交流发电机(1)发电机组成、分类概念同时产生出三相独立的交变电流的发电机组成电枢线圈和磁极分类旋转磁极式旋转电枢式输出功率大输出功率小(2)三个绕组具有相同的匝数、绕向，互成120°角．2．三相交变电流的产生(1)旋转磁极式发电机图4­1­1(2)三相交流电的产生原理旋转磁极式发电机的三个线圈按如图4­1­1所示的方式排列，当此转子在磁场中转动时，三个线圈都会产生感应电动势，且感应电动势的最大值、周期和频率都相同．由于三个线圈平面在空间互成120°角，所以它们到达峰值(或零值)的时刻不同，将依次落后三分之一个周期．(3)图象图4­1­23．电源与负载的连接方式(1)常用的两种连接方式：三相四线制星形接法、三相三线制星形接法．(2)线电压和相电压①线电压：火线与火线之间的电压，一般为380 V.②相电压：火线与中线之间的电压，一般为220 V.③两者关系：在星形接法中U线＝3U相．[再判断]1．三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．(√)2．三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．(√)3．三相交流发电机线圈采用星形接法时，负载也必须采用星形连接．(×)[后思考]你知道你们家乡的照明电压是多少吗？它是什么电压？【提示】生活中的照明电压是220 V，它是相电压．[合作探讨]在日常生活中，我们能看到电视机、洗衣机等用电器的电源插头有三只引脚，而录音机、影碟机等用电器的电源插头只有两只引脚．探讨1：这些用电器用的是三相交变电流还是单相交变电流？【提示】三相电广泛用于工业生产，居民用电在多数情况下都是单相的．与此相应，三相插头和插座多用于工业，而单相插头和插座则多用于一般家庭、学校和事业单位．但为安全起见，一般家用或办公用电器的外壳上都接地线，以保证万一发生漏电时，不会导致接触电器的人体遭受电击．这样的电器，其电源插头都做成三只引脚，如电冰箱、洗衣机、电熨斗等．其中一个较粗或较长的引脚是专门用于接地的，而另外两只脚则用于和单相电源的火线与零线接通．因此，与之配套的插座也一律是三孔的．探讨2：三相的“相”是什么意思？【提示】 相，就是电源组；三相，就是3个电源组．探讨3：三相交流发电机和单相发电机有何相同点和不同点？【提示】 单相发电机只有一组线圈，只产生一相交变电动势．三相交流发电机有三组互成120°的线圈，产生三相独立的交变电流，每组线圈产生交变电动势的原理跟单相发电机的原理相同，都是靠线圈和磁场发生相对运动，利用电磁感应现象产生交变电流．[核心点击]1．三相交变电流的产生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．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．2．三相电流的异同(1)相同点：①同为正弦式交流电，E 最大＝2E 有效．②具有相同的周期．③具有相同的峰值和有效值．④相邻两相间有相同的相位差．(2)不同点：它们达到最大值(或零值)的时刻不同，依次落后13个周期． 3．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)． 4．图象描述图4­1­35．电源与负载的几种连接方式及特点负载特点三相负载对称 三相负载不对称 有无中线中线中无电流，可以去掉 中线中有电流，必须保留中线 连接方式 三相三线制星形三相三线制三角形接法三相四线制星形接法接法线相关系U线＝3U相I线＝I相U线＝U相I线＝3I相U线＝3U相I线＝I相1．下列关于三相交变电流的产生原理的说法中正确的是( )A．发电机中3个绕组具有相同的匝数和绕向，互成60°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，某时刻每个绕组产生的感应电动势的瞬时值相同D．在转动过程中，每个绕组独立产生的感应电动势的瞬时值、最大值、周期都不相同【解析】三个绕组匝数相同，绕向相同，互成120°，所以每个绕组产生的电动势最大值相同，周期频率相同，但瞬时值不同，到达最大值的时间依次落后T/3，B对，A、C、D 错．【答案】 B2．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．三个线圈发出交流电的有效值的时间依次相差T/3C．三个线圈发出交流电的瞬时值的时间依次相差T/3D．三个线圈发出交流电的最大值的时间依次相差T/3【解析】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周期，故A错，D正确；三个线圈发出交流电的有效值任何时刻都相同，B错；由三相交变电动势的图象(如图)可知：选项C错误．【答案】 D3.在三相交流电源上按星形接法连接相同的负载1、2、3，如图4­1­4所示，NN′是中性线．已知负载1上的电压为220 V，电流为15 A．现以I表示中性线上的电流，U表示P、Q两点间的电压，则( )图4­1­4A．I＝15 A，U＝440 VB．I＝45 A，U＝380 VC．I＝0，U＝440 VD．I＝0，U＝380 V【解析】负载使用的星形接法，相电压与线电压的关系是U线＝3U相，因为相电压为220 V，所以线电压为380 V，P、Q间的电压为线电压；由于三相负载对称，所以中性线上电流为0.【答案】 D区分星形接法与三角形接法的方法区分星形接法还是三角形接法的关键是看每相负载两端分别与什么线连接，若三相负载连接于一点，负载的另一端分别与三根相线相连，则属于星形连接，若三相负载每相两端都分别连接两根相线，则属于三角形接法．学业分层测评(十)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)下列关于三相交流发电机的说法正确的是( )A．三相交流发电机与单相交流发电机一样，主要组成部分是电枢线圈和磁极B．三相交流发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两类C．三相交流发电机发出三相交变电流，但只能使用其中一相交变电流D．三相交流发电机也可以当作三个单相交流发电机，分别单独向外传送三组单相交变电流【解析】由三相交流发电机的原理和分类可知选项A、B正确，三相交流发电机能同时产生三相独立的交变电流，每一相交变电流均可单独使用，选项C错误，D正确．【答案】ABD2．(多选)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．两孔插座的电压是相电压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【解析】 两种插座的供电压均为相电压且U 相＝220 V ，三孔插座只不过有一个地线插孔，并不与供电电路相接，目的是为了保护人身安全，故选项A 、C 正确．【答案】 AC3．关于三相交流电源的负载的连接方式，下列说法不正确的是( )A ．负载采用何种连接方式取决于负载的额定电压B ．发电机采用星形连接，负载就必须采用星形连接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】 负载采用何种接法应取决于负载的额定电压，A 对．三相对称负载可以按星形或三角形连接，C 对．星形接法中U 线＝3U 相，D 对．发电机采用星形接法时，负载有星形、三角形两种接法，B 错．【答案】 B4．(多选)(2013·济南检测)三相交流发电机的三个线圈中A 相的电压为U ＝311sin(100πt ) V ，那么( )A ．三个线圈产生的交变电流的频率都为50 HzB ．在t ＝0时，其他两个线圈的输出电压也为零C ．若按星形接法，任意两端线间电压的最大值为380 VD ．若按三角形接法，任意两端线间的电压为220 V【解析】 三相交流发电机每个线圈的频率、电压有效值(或最大值)均相同，但由于在步调上不一致，所以某一时刻电压的瞬时值不同．当三个线圈按星形接法时，线电压U 线＝3U 相＝3×3112V ≈380 V ，其最大值U 线m ＝2U 线≈539 V ；当三个线圈按三角形接法时，U 线＝U 相＝3112V ＝220 V. 【答案】 AD5．(多选)三相电源的连接如图4­1­5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( )图4­1­5A．U1∶U2＝1∶ 2B．U1∶U3＝1∶1C．U2∶U3＝1∶1D．U2∶U3＝3∶1【解析】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V1、V3测量的是相电压，V2测量的是线电压，选项B、D正确．【答案】BD6．(多选)如图4­1­6为三相四线制供电线路，L1、L2和L3是完全相同的三盏灯，都正常发光，那么( )【导学号：78870070】图4­1­6A．若OO′断路，则三灯熄灭B．若OO′断路，三灯仍正常发光C．若OO′和AA′同时断路，则L2、L3将变暗D．若OO′断路、灯L1短路，则L2、L3将烧坏【解析】由于三相负载相同，因此即使OO′断路，三灯也能正常发光，A错，B对；对于选项C，加在L2、L3上的电压均为190 V，因此灯将变暗，C对；对于选项D，加在L2、L3上的电压均为380 V，因此灯将烧坏，D对．【答案】BCD7．(多选)(2014·延安高二检测)一台相电压为220 V的交流发电机，向L、M、N三处用户供应照明用电，用户电灯的额定功率都相同，额定电压都是220 V，线路如图4­1­7所示，则( )图4­1­7A．三处用户的电路连接都是正确的B．用户M的电路连接是错误的C．用户M两端的电压高于L和N两端的电压D．在这个电路中相电压与线电压是一样大的【解析】在三相三线制三角形接法中，相电压与线电压相等，都是220 V．因此，三处用户的电路连接都是正确的．A、D正确．【答案】AD8.如图4­1­8所示，将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中线断开，则( )【导学号：78870071】图4­1­8A．三相负载仍能正常工作B．三相负载中的电流均为零C．有的负载端电压过高，有的负载端电压过低D．两相负载正常工作，另一相负载不能正常工作【解析】将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中线断开，每相的相电压均为220 V，有电流，而且在这种情形下，中线无电流可以省去，故选项应为A.【答案】 A[能力提升]9.图4­1­9中A、B、C是三相交流电源的三根相线，O是中性线，电源的相电压为220 V，L1、L2、L3是三个“220 V 60 W”的灯泡．开关S1断开，S2、S3闭合．由于某种原因，电源的中性线在图中O处断了，那么L2和L3两灯泡将( )图4­1­9A．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【解析】 由题图分析可知，实际照明电路是按星形接法连接的，每根相线与中性线间的电压为220 V ，满足灯泡的额定电压，灯泡均正常发光．当中性线在O 处断了，且S 1断开时，灯泡L 2和L 3串联于BC 两相线之间，串联两灯泡的总电压为线电压380 V ，由于相同灯泡的串联分压作用，各灯泡两端的实际电压均为190 V ，低于灯泡的额定电压，所以灯泡L 2和L 3变得比原来暗些，选项C 正确．【答案】 C10．(2014·昌江质检)如图4­1­10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4­1­10A ．相线的电势总是高于中性线的电势B ．电流表的示数为2202Rsin(100πt ) A C ．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【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220 V ，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．【答案】 D11．如图4­1­11是三相四线制的供电线路，O 为中性线，相电压为220 V ，两灯泡L 1和L 2按图示接入电路．图4­1­11(1)若L 1和L 2的规格都是“220 V 60 W ”，则它们是否正常发光？如果因某种原因在中性线的O ′处断路，求各灯两端的电压和通过的电流．(2)若L 1和L 2的规格分别是“220 V 60 W ”和“220 V 15 W ”，则又怎样？【导学号：78870072】【解析】 (1)在三相四线制供电线路中，相电压是指相线与中性线之间的电压，线电压是指两根相线之间的电压，U 线＝3U 相＝3×220 V ＝380 V ．两灯都是接在相线和中性线之间，所加的电压跟额定电压相同，所以都能正常发光．中性线在O ′处断路后，L 1和L 2串联后接入A 、B 两条相线之间，总电压为380 V ．由于两灯泡规格相同，所以加在每个灯泡两端的电压都是190 V ，通过的电流都是：I ＝U R ＝190/⎝ ⎛⎭⎪⎫220260 A ≈0.24 A. (2)中性线没有断路时，两灯加的电压都等于额定电压，两灯仍正常发光，中性线在O ′处断路后，由于两灯电阻之比R 1∶R 2＝1∶4，所以两灯两端的电压分别为U 1＝15U 线＝76 V ，U 2＝45U 线＝304 V ，由于L 2两端的电压超出了它的额定电压，所以L 2将被烧断灯丝，其结果是L 2被损坏，L 1因L 2的断路而不能发光．可见，在三相四线制的供电线路中，在中性线上是不能安装保险丝的．【答案】 见解析．12．如图4­1­12所示，三相四线制供电电路中，电源电压为220 V ．三相负载都是纯电阻，R A ＝R B ＝10 Ω，R C ＝20 Ω，问：【导学号：78870073】图4­1­12(1)中性线能否省去？(2)若中性线OO ′断路，R A 发生短路，R B 、R C 两端电压及其中电流为多大？(3)若中性线OO ′断路，R A 也断路，R B 、R C 两端电压和其中电流又是多大？【解析】 (1)由于三相负载不对称，中性线不能省去，中性线起到平衡负载的作用．(2)若中性线OO ′断路，R A 发生短路，B 、C 两电阻两端的电压均为线电压380 V ，电流分别为I B ＝U 线R B ＝38010 A ＝38 A ，I C ＝U 线R C ＝38020A ＝19 A. (3)若中性线OO ′断路，R A 也断路，B 、C 两电阻串联，两端电压为线电压380 V ，根据欧姆定律先计算电流：I B ＝I C ＝U 线R B ＋R C ＝38010＋20A ＝12.7 A ，则两只电阻两端的电压分别为UB ＝I B R B ＝12.7×10 V ＝127 V ，UC ＝I C R C ＝12.7×20 V ＝254 V.【答案】 (1)不能省 (2)电压均为380 V 38 A19 A (3)127 V 254 V 电流均为12.7 A。

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 下列关于三相交流发电机的说法正确的是( )A ．三相交流发电机与单相交流发电机一样，主要组成部分是电枢线圈和磁极B ．三相交流发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两类C ．三相交流发电机发出三相交变电流，但只能使用其中一相交变电流D ．三相交流发电机也可以当作三个单相交流发电机，分别单独向外传送三组单相交变电流 答案 ABD解析 由三相交流发电机的原理和分类可知选项A 、B 正确，三相交流发电机能同时产生三相独立的交变电流，每一相交变电流均可单独使用，选项C 错误，D 正确．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＝220V ，U 线＝380V.(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为三相四线制供电线路，L1、L2和L3是完全相同的三盏灯，都正常发光，那么( )图7A ．若OO ′断路，则三灯熄灭B ．若OO ′断路，则三灯仍正常发光C ．若OO ′和AA ′同时断路，则L 2、L 3将变暗D ．若OO ′断路、灯L 1短路，则L 2、L 3将烧坏答案 BCD解析 由于三相负载相同，因此即使OO ′断路，三灯也能正常发光，A 错，B 对；对于选项C ，加在L 2、L 3上的电压均为190 V ，因此灯将变暗，C 对；对于选项D ，加在L 2、L 3上的电压均为380 V ，因此灯将烧坏，D 对．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T 3D ．最大值，周期及达到最大值的时刻均不相同答案 C2．如图8所示，将三相对称负载以星形(Y)方式接入对称三相四线制电源，若将中线断开，则( )图8A ．三相负载仍能正常工作B ．三相负载中的电流均为零C ．有的负载端电压过高，有的负载端电压过低D ．两相负载正常工作，另一相负载不能正常工作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380V ，线电压为220VC ．在三相电源为三角形接法中，线电压为380V ，相电压为220VD．额定电压为380V的按三角形接法连接的电动机，用相电压为220V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“220V,100W”的灯泡按星形连接接入线电压为380V的三相四线制电路时，中性线可省去答案 D。

第1节 三相交变电流1.了解三相交流发电机的构造和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及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．, [学生用书P46])一、三相交流发电机1．定义：能同时生产出3相独立的交变电流的发电机． 2．主要组成：电枢线圈和磁极． 3．分类⎩⎪⎨⎪⎧（1）旋转磁极式——适用于较大输出功率（2）旋转电枢式——适用于较小输出功率(1)功率相同的三相交流发电机与单相交流发电机在制造上没有什么优点．( )(2)三相交流发电机与单相交流发电机一样，主要组成部分是电枢线圈和磁极.( )(3)三相交流发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两类．( )提示：(1)× (2)√ (3)√二、三相交变电流的产生1．三相交流电的产生：三个相同的线圈固定在一个铁芯上，线圈平面互成120°角，铁芯匀速转动时，就相当于三个线圈在磁场里切割磁感线运动，就产生了三相交变电流．2．三相交流电的特点：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T3．1.三相交流发电机就是将三个电枢互成120°放到如图所示的磁场中，三个电枢线圈独立产生交变电流并能顺利向外供电．请回答以下几个问题：(1)三相交流发电机的工作原理是什么？(2)假如三相交流发电机的三个线圈中有一个发生故障(烧断)，另外两个线圈产生的感应电动势是否会发生变化？发生怎样的变化？提示：(1)由题图可知线圈在磁场中转动形成电流，故应是电磁感应现象．(2)三相交流发电机中的三个线圈独立工作，若有一个线圈损坏，另外两个线圈能够正常工作，且产生的交变电流最大值、有效值、瞬时值及周期、频率均不变．三、电源与负载的连接方式1．三相四线制：将发电机绕组的3个末端接在一起，引出一个公共接头，从3个绕组的始端引出3根导线叫做相线，又叫端线(照明电路中常称为火线)，从公共接头引出的导线叫做中性线，简称中线(或零线)．这种连接方式叫做三相四线制．2．三相三线制：如果三相负载完全对称，则通过中线的电流为零，此时取消中线也不影响三相电路的工作，三相四线制就变成了三相三线制．3．相电压和线电压(1)相电压：火线与中线之间的电压，一般为220 V.(2)线电压：火线与火线之间的电压，一般为380 V.(3)线电压与相电压之间的关系：U线＝3__U相．4．负载与电源的连接方式(1)三相四线制星形接法(如图所示)．(2)三相三线制星形接法(如图所示)．2．从村庄的变压器引出的输电线通常有几根线？是相线还是零线？提示：通常有四根，有三根相线，一根零线．三相交变电流的产生及特点[学生用书P47]1．三相交变电流的产生：如图所示，在匀强磁场中互成120°角分布着3个绕组AX 、BY 、CZ ，其中A 、B 、C 为绕组的始端，X 、Y 、Z 为绕组的末端，这3个绕组具有相同的匝数、绕向和速度．2．三相交变电流的特点(1)由于3个线圈相同，转速相同，所以在每个线圈中产生的感应电动势最大值和周期均相同，并且都按正(余)弦规律变化．(2)由于3个线圈在空间互成120°角，所以三个交流电达到峰值(或零值)的时间依次落后T 3. (3)公式描述：以AX 绕组通过中性面时开始计时，AX 、BY 、CZ 中产生的感应电动势分别是e A ＝E m sin ωt ，e B ＝E m sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωt －23π，e C ＝E m sin ⎝⎛⎭⎪⎫ωt －43π. (4)图象描述：命题视角1 三相交变电流的产生原理(多选)下列关于三相交变电流的产生原理的说法正确的是( )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瞬时值都相同D ．发电机的三个绕组在转动过程中达到最大值的时间依次落后13T [解析] 发电机中的三个绕组具有相同的匝数和绕向，且互成120°角，所以选项A 错误；三个绕组具有的匝数相同，则产生的感应电动势的最大值相同，周期相同，但由于它们互成120°角，所以达到最大值的时间依次落后13个周期，故选项B 、D 正确，C 错误． [答案] BD命题视角2 三相交变电流的特点(多选)有关三相交变电流，下列说法正确的是( )A ．三相电压分别达到最大值的时刻不同B ．在三相四线制供电线路中，线电压是相电压的2倍C ．3只标有“220 V 100 W ”的灯泡可按星形接法接入线电压为380 V 的三相四线制供电线路中，此时可省去中线D ．家用的单相用电器可接入三相四线制电路中的任意两根导线之间[解析] 三相电压分别达到最大值的时间间隔为13T ，故A 正确；在三相四线制供电线路中，线电压是相电压的3倍，故B 错误；在三相四线制电路中，线电压为380 V ，则相电压为220 V ，故3只“220 V 100 W ”的灯泡可按星形接法接入，且负载对称可省去中线，故C 正确；三相四线制电路中任意两火线间的电压为380 V ，会烧坏用电器，故D 错误．[答案] AC电流与负载的连接方式[学生用书P47]1．连接方式及特点负载特点三相负载对称 三相负载不对称 中线情况中线中无电流，可以去掉无零线 中线中有电流，必须保留中线 连接方式三相三线制Y —Y 接法三相三线制△—△接法 三相四线制Y —Y 接法 线相关系 U 线＝3U 相 U 线＝U 相 U 线＝3U 相2.电源与负载的连接图(1)三相四线制星形接法．(2)三相三线制三角形接法．(3)三相三线制星形接法．3．相线、中线的区分：通常用黄、绿、红三色分别标记相序为A、B、C的相线，用黑色标记中线．某三相交流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，要求电炉工作时不会被烧坏，不计发电机线圈的内阻，则以下说法正确的是( )A．三个电炉应采用三角形接法B．三个电炉应采用星形接法C．三个电炉采用三角形接法和星形接法时都能正常工作D．若三个电炉采用星形接法，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＞P2[解题探究] 星形接法和三角形接法分别有哪些特点？[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，而采用星形接法时，把电炉接在相线与中性线之间，电炉正常工作，选项B正确，A、C错误；因为三个电炉完全相同，采用星形接法，各相负载对称，这时可去除中性线，电炉仍然正常工作，每个电炉消耗的电功率不变，故选项D错误．[答案] B生产中的三相负载一般都是对称负载，即三相负载相同，采用星形接法时，中性线中没有电流，可以去掉中性线；如果三相负载不对称，则中性线中有电流，不能去掉．1.(多选)一台相电压为220 V的交流发电机，向L、M、N三处用户供应照明用电，用户电灯的额定功率都相同，额定电压都是220 V，线路如图所示，则( )A．三处用户的电路连接都是正确的B．用户M的电路连接是错误的C．用户M两端的电压高于L和N两端的电压D．在这个电路中相电压与线电压是一样大的解析：选AD.在三相三线制三角形接法中，相电压与线电压相等，都是220 V．因此，三处用户的电路连接都是正确的．A、D正确．线电压和相电压的关系[学生用书P48] 在三相电路的计算中，一要弄清连接方式，二要确定线电压与相电压的关系，电源的星形连接U线＝3U相，三角形连接U线＝U相，负载的星形接法I线＝I相，三角形接法，I线＝3I相．将实验室里的手摇三相交流发电机三个线圈接上两个交流电压表，如图所示，关于两个电压表的示数说法正确的是( )A．甲表的示数等于乙表的示数B．甲表的示数小于乙表的示数C．甲表的示数大于乙表的示数D．无法判断两表的示数大小[解析] 甲表测量的是相电压，乙表测量的是线电压，线电压是相电压的3倍，即U乙＝ 3 U甲，B正确．[答案] B2.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时，相电压为380 V，线电压为220 VC．在三相电源为三角形接法时，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解析：选D.三相交流电源若按三角形接法，相电压与线电压相等，但在星形接法中线电压为380 V ，相电压为220 V ，U 线＝ 3 U 相．因此D 项中电动机仍可以正常工作．[随堂检测] [学生用书P48]1．(多选)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 ．具有相同的最大值解析：选BCD.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；但它们的相位相差为23π.故B 、C 、D 正确，A 错误． 2．(多选)对于三相交流发电机的说法正确的是( )A ．三个单相交流发电机就组成一个三相交流发电机B ．三相交流发电机中有三个互成120°角的线圈，它们达到峰值的时刻依次落后13个周期C ．三相交流发电机中的三个线圈是完全相同的，它们产生出三个瞬时值完全相同的交变电动势D ．三相交流发电机中的三个线圈是完全相同的，它们产生出峰值和周期都相同的交变电动势解析：选BD.三相交流发电机中有三个线圈，相互成120°角，匀速转动时，感应电动势最大值和周期相同，只是达到峰值的时刻依次落后13个周期．所以选项B 、D 正确，A 、C 错误．3．如图所示为负载和发电机线圈间的连接线路图，关于它们的接法，正确的结论是( )A ．都是△形连接B ．都是Y 形连接C ．发电机线圈是△形连接，负载是Y 形连接D ．发电机线圈是Y 形连接，负载是△形连接解析：选B.由图知，发电机的三个线圈和负载的末端用一条导线连接起来，故都为星形接法，选项B 正确．4．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.由题意知线电压U 线＝220 V ，对负载采用三角形接法，负载两端的电压都等于线电压，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，由于各相负载相同，每相负载的电压为线电压的13倍，因此L ′灯两端电压U L ′＝13U 线＝2203V.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∶1.5．(多选)如图所示，相线A 、B 、C 和中性线N 接在三相交流电源上，AB 间的线电压U ＝3802sin (100πt )V ，则( )A ．相线的电势总是高于中性线的电势B ．电流表示数为2202Rsin(100πt )A C ．B 、N 两端电压的有效值为220 VD ．通过R 的电流方向每秒钟改变100次解析：选CD.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，所以相线的电势并非总是高于中性线的电势，选项A 错误；电流表示数指的是有效值而不是瞬时值，选项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220 V ，选项C 正确；因为交流电频率f ＝ω2π＝100π2πHz ＝50 Hz ，可见电流方向每秒钟改变100次，选项D 正确．[课时作业] [学生用书P95(单独成册)]一、单项选择题1．一台三相电炉，铭牌上标有“220/380，△/Y ”的字样，由此可见 ( )A ．电炉每一相电热元件的额定电压是220 VB ．电炉每一相电热元件的额定电压是380 VC ．供电线路线电压是380 V ，电炉的三相负载应采用三角形连接D ．供电线路线电压是220 V ，电炉的三相负载应采用星形连接解析：选A.铭牌上“220/380，△/Y ”的意义是供电线路都是星形接法，线电压应为380 V ；供电线路都是三角形接法，线电压是220 V ，故应选A.2．关于三相交流电源与负载的连接方式，下列说法不正确的是( )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B.负载采用何种接法应取决于负载的额定电压，A 对．三相负载对称时可以按星形或三角形连接，C 对．星形接法中U 线＝3U 相，D 对．发电机采用星形接法时，负载有星形、三角形两种接法，B 错．3．发电机三相绕组采用星形接法时，下列关于中性线的说法正确的是( )A ．中性线不能去掉B ．当三相负载不对称时，中性线中无电流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D.三相四线制星形接法中，若三相负载对称，则中性线中无电流，可以去掉，形成三相三线制接法；若三相负载不对称，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D 正确，A 、B 、C 错误．4．三相交流发电机的三个线圈中A 相的电压为U ＝311sin (100πt )V ，那么( )A ．三个线圈中交变电流的频率都为100 HzB ．在t ＝0时，其他两个线圈的输出电压也为零C ．若按星形接法，任意两端线间的电压最大值为380 VD ．若按三角形接法，任意两端线间的电压为220 V解析：选D.三相交流发电机每个线圈产生的感应电动势的频率、电压有效值(或最大值)均相同，但由于在步调上不一致，所以某一时刻输出电压的瞬时值不同；又f ＝1T ＝100π2πHz ＝50 Hz ；当三个线圈按星形接法时，线电压U 线＝3U 相＝3×3112V ≈381 V ，其最大值U 线m ＝2U 线≈539 V ；当三个线圈按三角形接法时，U 线＝U 相＝3112V ≈220 V ．故选项D 正确． 5.三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V 1、V 3测量的是相电压，V 2测量的是线电压，选项B 正确．6．如图所示，ABC 为一个三相电源的供电线，三个对称负载接成三相三线制三角形电路，如供电电压稳定，当负载改为星形接法时( )A．负载的电压增加到原来的3倍B．负载的电流减小到原来的1 3C．负载的功率增加到原来的3倍D．负载的功率减小到原来的1 3解析：选B.三相三线制三角形接法中每相负载的相电压等于线电压，星形接法当中U线＝3U相，由三相三线制三角形接法改为星形接法时，线电压不变，所以相电压变为原来的1 3，负载的电流减小到原来的13，由P＝U2R可知，负载的功率减小到原来的13，B对，A、C、D错．二、多项选择题7．关于三相交变电流，下列说法正确的是( )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不可以单独向外供电C．三相交流发电机的三个线圈产生的电动势同时达到最大值D．三相交流发电机的三个线圈产生电动势最大值的时间依次相差三分之一个周期解析：选AD.产生三相交变电动势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，选项A、D 正确，B、C错误．8．动力供电线路中，采用三相四线制供电，交流电的频率为50 Hz，两根相线之间的电压为380 V，则( )A．相电压为220 VB．线电压最大值为380 VC．线电压为相电压的3倍D．交流电周期为0.02 s解析：选ACD.在三相四线制中，如果线电压为380 V(有效值)，则相电压一定为220 V，线电压为相电压的3倍，所以A、C正确，B错误；由于f＝50 Hz，所以周期为0.02 s，故D正确．9．如图为三相四线制供电线路，L1、L2和L3是完全相同的三盏灯，都正常发光，那么( )A．若OO′断路，则三盏灯熄灭B．若OO′断路，三盏灯仍正常发光C．若OO′和AA′同时断路，则L2、L3将变暗D．若OO′断路、灯L1短路，则L2、L3将烧坏解析：选BCD.由于三相负载相同，所以即使OO′断路，三灯也能正常发光，A错，B 对；对于选项C，加在L2、L3上的电压均为190 V，所以灯将变暗，C对；对于选项D，加在L2、L3上的电压均为380 V，所以灯将烧坏，D对．10．如图所示，发电机每个绕组两端的电压(相电压)为220 V，三个负载电阻均为100 Ω.下列说法中正确的是( )A．发电机绕组采用“Y”接法，负载采用“△”接法B．每个负载电阻两端的电压为220 VC．每个负载电阻两端的电压为380 VD．通过每个负载的电流为3.8 A解析：选ACD.对发电机而言，由于采用星形接法，所以如果相电压为220 V，那么线电压就是380 V，所以每个负载两端的电压为380 V，通过每个负载的电流为3.8 A.三、非选择题11．把三组额定电压均为220 V，额定功率分别为P1＝1 000 W、P2＝500 W、P3＝2 000 W的白炽灯按如图所示方式接入线电压为380 V的三相电路中．(1)求流过每相负载的电流强度；(2)A相负载断开或短路时，对B、C两相负载有何影响．解析：(1)三个灯两端的电压U ＝U 线3＝3803V ＝220 V 由P ＝UI 得三灯中的电流分别为I 1≈4.55 A ，I 2≈2.27 A ，I 3≈9.09 A. (2)由于有中性线，所以A 相负载断开或短路时，对B 、C 两相负载无影响． 答案：(1)4.55 A 2.27 A 9.09 A(2)电压不变，仍正常工作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 ＝1902484 W ≈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 均为220 V 均为0.45 A 均为100 W (2)均为190 V 均为0.4A 均为74.6 W (3)均被烧毁。