2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊(cè) 第十七章 交變電流 六、三相交變電流(備課資料).doc

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●備課資料 2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊(cè) 第十七章 交變電流 六、三相交變電流(備課資料) 汽車中汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火裝置是利用感應(yīng)圈的原理制成的.感應(yīng)圈是互感現(xiàn)象的重要應(yīng)用之一.它實(shí)際上就是一個(gè)小功率的升壓變壓器.它能將十幾伏的直流低電壓變成數(shù)萬(wàn)伏的高電壓，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用來(lái)取得高壓的一種電源設(shè)備. 感應(yīng)圈的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，主體部分是在一個(gè)用許多薄硅鋼片疊合而成的直條形鐵芯上套有兩個(gè)線圈的變壓器，初級(jí)線圈繞在里層，次級(jí)線圈繞在外層，層間有良好絕緣，整個(gè)變壓器經(jīng)過(guò)絕緣處理后放進(jìn)膠木外套筒中，空隙處灌滿了很厚的一層石蠟. 圖1 我們知道，恒定直流電是不能變壓的.但不斷的接通與切斷直流電路卻可以產(chǎn)生互感電動(dòng)勢(shì)，這表明斷續(xù)的脈動(dòng)直流電可以進(jìn)行電壓變換.這里通斷電流的機(jī)構(gòu)是采用一個(gè)最簡(jiǎn)單的電磁式斷續(xù)器.當(dāng)螺旋調(diào)節(jié)器觸點(diǎn)Z與帶有鐵頭的彈簧片P接觸時(shí)，合上電源開關(guān)S，初級(jí)線圈中有直流電通過(guò)，于是鐵芯被磁化吸引彈簧片，但此時(shí)卻切斷了電路；鐵芯失去磁性便放開彈簧片，彈簧片又與觸點(diǎn)Z接觸，電路再度被接通.如此不斷的重復(fù)下去，低壓恒定直流電就變成了脈動(dòng)直流電.由于初級(jí)線圈自感作用的結(jié)果，電流不能突然增大，也不能突然減小，因而變成上升被阻攔，下降被拖延的脈動(dòng)直流.其波形如圖2（a）所示.圖中Δt1時(shí)間內(nèi)的曲線表示電路接通時(shí)，電流上升的情形，而Δt2時(shí)間內(nèi)的曲線則表示電路斷開時(shí)，電流下降的情形，我們知道，由于初級(jí)線圈電流的變化，在初級(jí)和次級(jí)線圈中都會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì).電流的變化率越大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也就越高.由圖可見，由于電路斷開時(shí)電流的變化率比電路接通時(shí)電流的變化率要大得多，所以電路斷開時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也比接通時(shí)高得多.圖2（b）中畫出了次級(jí)的電動(dòng)勢(shì)e2的變化波形.由圖可見，在電路接通時(shí)（Δt1時(shí)間內(nèi)），感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較小，而電路斷開時(shí)（Δt2時(shí)間內(nèi)），感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)上升至較大的數(shù)值.如果次級(jí)兩端點(diǎn)D、D′相距較近，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正向與負(fù)向的值都可使DD′間的空氣擊穿而發(fā)生強(qiáng)烈的火花放電.這時(shí)，次級(jí)線圈中就有交變電流通過(guò)，其電流變化的規(guī)律與電動(dòng)勢(shì)變化的規(guī)律相同，仍如圖2（b）所示.但是如果D、D′相距較遠(yuǎn)，則當(dāng)電路接通時(shí)，次級(jí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)較小.不足以使空氣擊穿放電，此時(shí)次級(jí)線圈沒(méi)有電流通過(guò)；只有當(dāng)電路斷開時(shí)，由于次級(jí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)很大，DD′間的空氣被擊穿放電，次級(jí)線圈中才有電流通過(guò).所以這時(shí)次級(jí)的電流是脈沖的直流電，如圖2（c）所示. 圖2 由于初級(jí)線圈的自感系數(shù)較大，當(dāng)電路斷開時(shí)，電流的變化率又很大，所以此時(shí)可產(chǎn)生約幾百伏的自感電動(dòng)勢(shì)，比直流電源的電壓要高得多.而且，因?yàn)榇渭?jí)線圈的匝數(shù)N2約為初級(jí)線圈匝數(shù)N1的300倍左右，次級(jí)線圈的電壓將比初級(jí)線圈的電動(dòng)勢(shì)高約300倍，所以，次級(jí)線圈的電動(dòng)勢(shì)可以達(dá)到一萬(wàn)伏乃至幾萬(wàn)伏的高壓. 因?yàn)閷W(xué)生已經(jīng)知道自感電動(dòng)勢(shì)的大小與電流的變化率有關(guān)，所以上述內(nèi)容可適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行補(bǔ)充，以利于學(xué)生理解自感及變壓器.