阅读材料：直线电机和磁悬浮列车

一般电动机工作时都是转动的。但是用旋转电机来驱动的交通工具要做直线运动，用旋转电机来驱动的机器的一些部件也要做直线运动。这就需要有把旋转运动变为直线运动的一套装置。能不能直接利用直线运动来驱动，而省去这套装置呢？几十年前人们就提出了这个问题，现在已制成了利用直线运动的电动机，即直线电机。

直线电机的原理并不复杂。设想把一台旋转感应电动机沿着一条半径的方向剖开，并且展平，就成了一台直线感应电动机（图 3－58）。在直线电机中，相当于旋转电机定子的，叫初级；相当于旋转电机转子的，叫次级。初级中通以交流电，次级在电磁力的作用下就沿着初级做直线运动。这时初级要做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，而次级不需要那么长。实际上，直线电机既可以把初级做得很长，也可以把次级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固定、初级移动。

直线电机是一种新型电机，近年来应用日益广泛，磁悬浮列车就是用直线电机来驱动的。磁悬浮列车是一种新型列车，是铁路技术中一项新兴的技术成果。一般的列车由于车轮和铁轨之间有摩擦，所能达到的最高运行速度为 300 千米／小时左右。要超过这个速度，用旋转电机来驱动并不理想，用直线电机来驱动却很合适。直线电机的一个级固定于地面，跟导轨一起延伸到远处；另一个级安装在列车上。初级通以交流电，列车就沿导轨前进。同时利用磁悬浮使列车跟导轨脱离接触，减小摩擦。列车上装有磁体（有的就是兼用直线电机的线圈），磁体随列车运动时，使设在地面上的金属板或线圈中出现感生电流，利用磁体和感生电流之间的电磁力把列车悬浮起来。有的国家已建立了几千米的磁悬浮列车试验线，运行速度高达 500 千米／小时以上。人们预计，本世纪末磁悬浮列车可达到实用化的阶段。

直线电机除了用于磁悬浮列车，还可广泛地用于其他方面，例如用于传送系统、电气锤、电磁搅拌器等。在我国，直线电机也逐步得到推广和应用。直线电机的原理虽然不复杂，但在设计、制造方面有它自己的特点，产品还不如旋转电机那样成熟，有待进一步研究和改进。

练习十

有一台感应电动机，铭牌上标有“220／380”“△／Y”的字样。这表示这台电动机每相定子线圈的额定电压是
220 伏。如果线电压是 220 伏，定子线

圈要连成三角形；如果线电压是 380 伏，定子线圈要连成星形。为什么？

实验表明：只要把定子上任意两组线圈的电流互换一下，旋转磁场就向相反方向旋转。画出类似于图

3－56 的图，并加以分析说明。
在图 3－54

所示的实验中，铝框总要比磁铁转得慢，即比旋转磁场转得慢，而不能跟磁场转得一样快，即不能同步旋转。因此感应电动机也叫异步电动机。试说明铝框为什么不能跟磁铁同步旋转。

复习题

就图 3－1 所示的装置简述正弦交流电的产生和正弦交流电的变化规

律。

表征正弦交流电的三个物理量是什么？什么叫交流电的最大值和有效值？对正弦交流电来说，二者之间有什么关系？什么叫做交流电的相和初相？什么叫做相差？（3）纯电阻电路中欧姆定律的表达式是怎样的？功率的表达式是怎样的？电阻对交流电的电流和电压的相位关系有没有影响？

纯电感电路中欧姆定律的表达式是怎样的？感抗跟自感系数和交流电频率间有什么关系？电感线圈在电路中表现出什么特性？
纯电容电路中欧姆定律的表达式是怎样的？容抗跟电容和交流电频率间有什么关系？电容器在电路中表现出什么特性？
*纯电感电路中，电流和电压的相位关系是怎样的？在纯电容电路中，

电流和电压的相位关系是怎样的？
*交流电的功率表达式是怎样的？什么叫有功功率、视在功率和功率因数？
简述变压器的工作原理。变压器原副线圈上的端电压之比等于什么？

原副线圈中的电流之比等于什么？
简述电能输送的原理。
简述交流电整流和滤波的原理和方法。
简述三相交流电的产生。在电源的星形连接中，线电压和相电压的关系是怎样的？在负载的星形连接中，线电流和相电流的关系是怎样的？在负载的三角形连接中，线电流和相电流的关系是怎样的？
简述感应电动机的原理。
你自己总结一下，交流电比直流电有哪些优点。
你自己总结一下，交流电和直流电存在什么共同点，交流电又有什么特点，哪些规律形式相同，哪些规律有所不同。

习题

把电阻和电容器串联在交流电路中，测得电阻上的电压为 30 伏，电容

器上的电压为 40 伏。已知电阻的阻值为 200 欧，交流电的频率为 50 赫，求电容器的电容。这道题提供了一种用伏特表测定电容的方法。

把电阻和电容器并联在交流电路中，已知电阻的阻值是 500 欧，电容

器的电容是 30 微法。当交流电的频率为 50 赫时，通过电阻和电容器的电流之比

是多大？当交流电的频率是 500 赫时，电流之比又是多大？

变压器的原线圈为 1100 匝，副线圈为 180 匝。原线圈接到 220 伏的交

流电路中，副线圈上并联了 3 个阻值都是 90 欧的用电器。如果原线圈允许通过的最大电流为 0．9 安，副线圈上最多还可以并联多少个阻值为 60 欧的用电器？

有一个教学用的可拆变压器，它的原副线圈外部还可绕线。现在要测定原副线圈的匝数。现有一根足够长的绝缘导线，还需要什么器材？简要说明实验原理。
图 3－59

是电工常用的钳形电流表，可以用来测定交变电流。把钳口打开，把被测的通电导线放在钳口中间（右图），交流电表就可以测出导线中的电流强度。试说明钳形电流表的工作原理。
在图 3－35 所示的桥式整流电路中，变压器原副线圈的匝数比等于 8，

原线圈接在 220 伏的交流电路中，能不能选用最高反向工作电压为 50 伏的晶体

二极管进行整流？为什么？

图 3－60

是电子技术中用到的限幅电路。电池组的电动势都为■，左端输入的是正弦交流电，电压 U1 的最大值为 2■。试画出右端输出的电压 U2 的图象，并分析说明理由。电池组的内电阻略去不计。
在图 3－46 所示的三相四线制照明电路中，设 A 相接通了 8 盏“220V，

100W”的灯泡，B 相接通了 2 盏“220V，100W”的灯泡，C 相中没有接通灯泡。这时接通的灯泡都正常发光。因某种原因中性线断开了（在该图中 O 处断开），将会发生什么现象？说明理由。

在三相四线制电路中，中性线在任何时候都不能断开。为了避免中性线断开，在中性线上也不能安装开关和保险丝。做完这道题，你将会对此有所了解。

如图 3－61

所示，电源采用星形连接，负载采用三角形连接。电源的相电压是 220 伏，各相负载相同，阻值都是 110 欧，求通过各相负载的相电流和线电流。
每一台电动机都有一定的额定功率。在实际中要根据负载的功率来选择电动机的功率，使电动机的额定功率等于或稍大于负载的功率。有一台水泵，

抽水量 Q=0．03 米 3／秒，抽水高度 h=20 米，效率η1=0．55，用一台感应电动机通过皮带传动来带动，皮带传动的效率η2=0．8。现有三台感应电动机，额定功率分别是 14 千瓦、20 千瓦、28 千瓦，应当选择哪一台？计算时取 g=10 米／秒 2。