2019-2020年高二物理 （人教大纲版）第二册 第十七章 交变电流 三、电感和电容对交变电流的影响(备课资料).doc

备课资料2019-2020年高二物理 （人教大纲版）第二册 第十七章 交变电流 三、电感和电容对交变电流的影响(备课资料)1820年的一天，丹麦物理学家奥斯特惊喜地发现：当电流流过导体时，在导体旁边的磁针产生了摆动，这表明电流周围存在磁场.奥斯特的发现揭示了电与磁之间的内在联系，从而开辟了电磁学的新纪元.1831年，英国物理学家法拉第通过实验又发现了电磁感应现象.法拉第的这个发现可以说是划时代的，因为这个发现使我们人类进入了应用电的时代.从此生产技术被推向一个崭新水平，人们也从早期原始的动力中解放出来.在机械、冶金、纺织等工业领域中，电动机作为生产机械的动力装置，发挥着人力劳动无法比拟的巨大作用.在日常生活中，电动机带动着这些电器，使我们的生活更加舒适.电动机的广泛应用，为加速扩大生产规模，实现生产的自动化控制，提高生产效率起着重要作用.现在，电动机已渗透到国民经济建设的各个领域之中.我们知道直流电动机内部结构主要包括两部分：转子和定子.这种电动机的转子由转轴、铁芯及其绕组、换向器等构成.定子由磁性材料和机座等构成.利用带电导体和磁场间的相互作用把电能变为机械能.然而由于硅钢片铁芯的存在，使得电动机的转动惯量高、能量损耗多，重量体积大.随着科学技术的不断发展，工业生产自动化程序的不断提高，对电动机的性能也提出了越来越高的要求.不仅要求电动机具有更低的转动惯量、更宽的调速范围，更长的使用寿命，还要求电动机体积小，重量轻.而这是铁芯电动机无法达到的，因此开发无铁芯电动机是技术发展的必然趋势.冶金部自动化研究院研制的新型空心杯直流电动机，是一种转子无铁芯电枢结构的新型微特电机，它的转子线圈是用导线按一定角度均匀排列缠绕成杯子形状.然后与换向器板连接，构成新的独特的电动机转子.由于空心杯转子替代了硅钢片铁芯转子，因而它的结构更加合理，性能大大超过了普通铁芯电动机.空心杯电动机转子只有4.2 g，比铁芯电动机转子轻23 g，所以它的机械时间常数只有5至20毫秒，比铁芯电动机提高一个数量级.这意味着空心杯电动机有极快的响应速度.由于铁芯转动和涡流的产生都要消耗能量，而空心杯电动机减少了这部分能耗，所以它的效率比铁芯电机高出50%以上.减少能耗就意味着省电.被铁芯占用的电动机内部空间，现在被线圈或磁性材料充填，使空心杯电动机的结构更加合理，在同等输出功率的条件下，空心杯电机的体积和重量可减少1/3以上.高性能的技术优势使空心杯电动机在许多领域发挥着重要作用.航天飞行器上应用空心杯电机可以减轻飞行器的重量，在快速响应的随动系统中，像自动调焦镜头、高倍率光驱的随动控制，工业机器人及进入人体内的微型医用机器人，只有空心杯电机才能满足其技术要求.目前成熟的空心杯电动机的功率可以达到250 W，应用范围不断扩大，从纺织机、激光扫平仪、环保测尘仪发展到汽车用电机.可以预见，一场电机领域内的革命已经悄然来临.