2019-2020年高二物理 （人教大綱版）第二冊 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 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.它實際上就是一個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)萬伏的高電壓，是科學(xué)實驗中經(jīng)常用來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，主體部分是在一個用許多薄硅鋼片疊合而成的直條形鐵芯上套有兩個線圈的變壓器，初級線圈繞在里層，次級線圈繞在外層，層間有良好絕緣，整個變壓器經(jīng)過絕緣處理后放進(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)生互感電動勢，這表明斷續(xù)的脈動直流電可以進(jìn)行電壓變換.這里通斷電流的機(jī)構(gòu)是采用一個最簡單的電磁式斷續(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，合上電源開關(guān)S，初級線圈中有直流電通過，于是鐵芯被磁化吸引彈簧片，但此時卻切斷了電路；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直流電.由于初級線圈自感作用的結(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，下降被拖延的脈動直流.其波形如圖2（a）所示.圖中Δt1時間內(nèi)的曲線表示電路接通時，電流上升的情形，而Δt2時間內(nèi)的曲線則表示電路斷開時，電流下降的情形，我們知道，由于初級線圈電流的變化，在初級和次級線圈中都會感應(yīng)出電動勢.電流的變化率越大，感應(yīng)電動勢也就越高.由圖可見，由于電路斷開時電流的變化率比電路接通時電流的變化率要大得多，所以電路斷開時感應(yīng)電動勢也比接通時高得多.圖2（b）中畫出了次級的電動勢e2的變化波形.由圖可見，在電路接通時（Δt1時間內(nèi)），感應(yīng)電動勢較小，而電路斷開時（Δt2時間內(nèi)），感應(yīng)電動勢上升至較大的數(shù)值.如果次級兩端點(diǎn)D、D′相距較近，則感應(yīng)電動勢的正向與負(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，次級線圈中就有交變電流通過，其電流變化的規(guī)律與電動勢變化的規(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，次級的感應(yīng)電動勢較小.不足以使空氣擊穿放電，此時次級線圈沒有電流通過；只有當(dāng)電路斷開時，由于次級感應(yīng)電動勢很大，DD′間的空氣被擊穿放電，次級線圈中才有電流通過.所以這時次級的電流是脈沖的直流電，如圖2（c）所示. 圖2 由于初級線圈的自感系數(shù)較大，當(dāng)電路斷開時，電流的變化率又很大，所以此時可產(chǎn)生約幾百伏的自感電動勢，比直流電源的電壓要高得多.而且，因為次級線圈的匝數(shù)N2約為初級線圈匝數(shù)N1的300倍左右，次級線圈的電壓將比初級線圈的電動勢高約300倍，所以，次級線圈的電動勢可以達(dá)到一萬伏乃至幾萬伏的高壓. 因為學(xué)生已經(jīng)知道自感電動勢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.