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第六节 交流电及安全用电
如何挑选优质的接线板呢？
主要内容
交流电的变化规律
周期和频率
1
2
人体触电的类型
3
用电安全措施
4
01
PART 01
交流电的变化规律
一、交流电的变化规律
交流电相比直流电有许多优点。交流电可以利用变压器升高或者降低电压，可以驱动结构简单、运行可靠的感应电动机。因此在工农业生产和日常生活中普遍使用交流电。
大小和方向都随时间作周期性变化的电流，称为交流电，简称交流。
我们已经知道，交流电是由于发电机的线圈与磁极的相对转动产生的，因此其变化规律必然与转速和时间有关。
设线圈产生的最大感应电动势为 Em，线圈平面从右图所示的 OO’ 位置开始转动，角速度是 ω，经过时间 t，线圈转过的角度是 ωt。
一、交流电的变化规律
一、交流电的变化规律
式中的 e 随时间按正弦规律变化，不同的时刻有不同的数值，称为电动势的瞬时值。
此时刻整个线圈中的感应电动势为
如果把线圈和电阻组成闭合电路，电路中就有感应电流。设闭合电路的总电阻为 R，则电流的瞬时值为
一、交流电的变化规律
右图是正弦交流电的电动势 e、电流 I 和电压 u 随时间变化的图像。
此电路中某一电阻R’ 两端的电压的瞬时值同样是按照正弦规律变化的，即
02
PART 02
周期和频率
根据定义，周期和频率的关系是
交流电在 1 s 内完成周期性变化的次数，称为交流电的频率，通常用 f 表示，单位是 Hz（赫）。
发电机中的线圈匀速转动一周，电动势、电流都按正弦规律变化一次。我们把交流电完成一次周期性变化所需的时间，称为交流电的周期，通常用 T 表示，单位是 s（秒）。
二、周期和频率
【观察与体验】 用示波器观察正弦交流电波形
二、周期和频率
首先将 J2459 型学生示波器（右图）的电源开关打开，预热1分钟左右。
然后通过调节辉度、聚焦和辅助聚焦旋钮，使亮斑的亮度、大小适当；
调节“水平位移（X移位）”和“竖直位移（Y移位）”旋钮，使亮斑位于光屏的中间。
【观察与体验】 用示波器观察正弦交流电波形
二、周期和频率
把示波器的“扫描范围”旋钮置于“10～100 Hz”挡，调节“扫描微调”旋钮，使亮斑变为一条稳定的亮线；
调节“X增益”旋钮，使亮线的水平宽度适当；
调节把“衰减”调节旋钮置于“ ”挡，即由机内提供竖直方向按正弦规律变化的交流电压信号；
【观察与体验】 用示波器观察正弦交流电波形
二、周期和频率
调节“扫描微调”旋钮，使屏上出现一个稳定的一个波长的正弦波形曲线，如右图所示。
此时示波器的扫描频率正好与信号频率相等，为50 Hz。
【观察与体验】 用示波器观察正弦交流电波形
二、周期和频率
再次调节“扫描微调”旋钮，改变示波器的扫描频率，使光屏上出现稳定且完整的两个波长的正弦波形曲线，如右图所示。
与同学讨论，此时示波器的扫描频率是多少？
通常用 I 和 U 分别表示交流电流和交流电压的有效值。
让交流电和直流电通过相同阻值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流电的数值称为这一交流电的有效值。
如何描述交流电的大小呢？
二、周期和频率
通常说家庭电路的电压是 220 V，指的便是有效值。
实验表明，正弦交流电的有效值与最大值之间有如下的关系：
二、周期和频率
【应用与拓展】 三相交流电
二、周期和频率
三相交流电是由三相交流发电机产生的。三相交流发电机的转子由三个线圈AX、BY、CZ组成，始端是A、B、C，末端是X、Y、Z，每两个线圈之间的夹角为120°，如右图所示。
二、周期和频率
当转子以角速度ω匀速转动时，产生的电动势图像如右图所示。这三个电动势的最大值和频率都相同，但相位不同，相差120°。
二、周期和频率
三相发电机的每一个线圈都是独立的电源，均可单独给负载供电，但这样供电需要6根导线，如下图所示。
二、周期和频率
在实际应用中，三相发电机和负载可按照下图所示的方式进行连接，这样可以节省两根导线。
二、周期和频率
在低压配电中常采用由三根相线和一根中性线所组成的输电方式，称为三相四线制，如右图所示。
二、周期和频率
在高压输电工程中常采用只由三根相线组成的输电方式，称为三相三线制，如右图所示。
二、周期和频率
居民生活电路通常采用三相四线制，用电器连在相线和零线之间，如下图所示。
二、周期和频率
每相线圈始端与末端之间的电压（即相线和中性线之间的电压）称为相电压，其有效值通常为220 V；任意两相线圈始端之间的电压（即相线和相线之间的电压）称为线电压，其有效值通常为380 V，如右图所示。
二、周期和频率
目前，经过几十年的探索，我国的特高压输电技术已经领跑世界，攻克了空气间隙与外绝缘配置等多项难题，研制出了世界上最高电压等级、最大容量换流变压器（右图），建立了完整的特高压技术标准体系，并沿着“一带一路”走出国门，实现了技术和装备双输出，成为“中国创造”的金色名片。
03
PART 03
人体触电的类型
人体直接碰触到带电设备中的相线，相线、人体与大地组成回路，电流通过人体，这种触电现象称为单相触电，如右图所示。
1．单相触电
触电是危及人生命最严重的用电事故，而且在住宅中发生此类事故的概率较大。人体触电主要有以下三种类型：
三、人体触电的类型
人体不同部位同时接触带电设备或线路中的两根相线，相线、人体及另一根相线构成回路，这种触电方式称为两相触电，如右图所示。
2．两相触电
三、人体触电的类型
相线发生断线落地或电气设备由于绝缘损坏发生接地故障，接地电流以落地点为中心向大地流散。若人在落地点周围行走，其两脚之间的电压，就是跨步电压。由跨步电压引起的人体触电，称为跨步电压触电，如右图所示。
3．跨步电压触电
三、人体触电的类型
04
PART 04
用电安全措施
近些年来，一些大功率电器，如空调器、微波炉、电热水器、电磁炉、电饭锅、电热水壶、电烤箱、电吹风机等进入家庭，使住宅配电线路负荷不断增长，电流不断增大，存在着严重的用电安全隐患。电子产品、电动车电池、电热器等长时间通电，且无人照看，都可能引发火灾。
随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，家用电器和电子产品日益增多，在带给人们极大方便和享受的同时，也给人们带来了巨大的安全隐患。
四、用电安全措施
1．家庭电路安装时一定要在电源线进户处安装漏电保护器，安装适当的熔断器和自动空气开关（右图），确保安装好接地线（三眼插座的第三根线）。
要实现安全用电，就要在实际工作和生活中，养成安全用电行为习惯：
四、用电安全措施
3．不能私拉乱接电线和擅用大功率电器，不要私自拆装电线和旧电器，不要在充电时继续使用电子产品，也不要长时间将其放在高温环境或易燃物附近充电，以免造成短路或发生触电事故。
2．安装电器时，要根据安装说明正确安装，不可马虎。带电部分必须有防护罩或放到不易接触到的地方，以防触电。带金属外壳的电器必须采用保护接地措施。电冰箱、洗衣机、电热水器等电器的电源插头必须使用接地连接良好的三眼插座。
四、用电安全措施
5．使用电熨斗、电吹风机等电器时，可站在干燥的木质支架或木板上，使人与大地间有良好的绝缘，避免发生触电事故。不能用湿手接触或湿布擦拭正在使用的电器，更不能用水冲洗。
4．使用完的电器应及时拔掉电源插头，以避免线路超载、浪费电能及电器老化；使用家电超过安全使用期就要更换，避免产生失火、漏电等安全隐患。
四、用电安全措施
7．当发现电线断落在地上时，不能走近，以免跨步电压伤人。应派人看守，并马上通知有关人员处理。
6．不要长时间在架空线路下和户外变电所附近玩耍，不得攀爬电线杆和变压器杆塔等电气设施。
四、用电安全措施
8．当由于电气故障或漏电而引起电器火灾时，应先切断电源，再迅速用砂子覆盖，或用四氯化碳灭火器或二氧化碳灭火器灭火，绝不能用水或一般酸碱泡沫灭火器灭火，否则有触电危险。
①迅速关闭开关，切断电源；
9．遇到别人发生触电事故，不要惊慌失措，要迅速采取正确的措施，积极施救。
四、用电安全措施
②用绝缘物品挑开或切断触电者身上的电线等带电物品；
③使触电者保持呼吸道畅通；
④立即呼叫120急救服务；
⑥对电灼伤的伤口或创面不要用油膏或不干净的敷料包敷，而用干净的敷料包扎，或送医院后待医生处理。
⑤如果发现触电者呼吸、心跳停止，需立即进行心肺复苏；
四、用电安全措施
第一，观察电源线。优质电源线软硬适中，有韧性，连接可靠，内部为优质铜芯材质。
家庭选购接线板时可从以下几方面进行挑选：
四、用电安全措施
第二，观察插头。优质插头为三脚插头，插销硬度较高，厚度较厚，长期使用不变形。
第三，测试开关。优质接线板开关按压顺畅，材质好，使用寿命高。
第五，观察外壳与面板。优质接线板外壳表面光泽度高，无毛边，部件配合紧密，采用阻燃材质，高温不燃烧。
第四，观察内部铜件。从插孔中观察内部铜件，优质接线板的内部铜件厚实，导电性能好，发热少，不松动。
四、用电安全措施
四、用电安全措施
【技术·中国】 全球最大的全自动化码头
2017年12月10日，上海洋山港四期自动化码头首批10台桥吊，40台轨道吊，50台自动导引运输车投入开港试生产。它是全球综合自动化程度最高的码头，2 350 m长的岸线上，港区内车流不息，然而却几乎空无一人，如右图所示。
四、用电安全措施
人工智能的快速发展，一方面减轻了人类的劳动强度，提升了生活的品质，另一方面也对人类带来了某些方面的冲击，例如在制造、服务等行业中许多人类工作岗位正逐渐被机器人所取代。为了应对时代的进步和技术的发展，我们要更积极地学习新知识，巩固专业技能，传承人文情怀，培养优良品质，提升美学修养，增强创新能力，勇敢地迎接挑战。
【行为与责任】
谢谢聆听！

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