淮北市濉溪縣高中物理第五章交變電流5.4變壓器教案選修3-2

1、學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精54 變壓器教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的工作原理。2理解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問題。（二）過程與方法在探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系中培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理理想化模型分析問題、解決問題的能力。（三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀1使學(xué)生體會(huì)到能量守恒定律是普遍適用的。2培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度.教學(xué)重點(diǎn)探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)探究法、閱讀法、講解法。教學(xué)手段學(xué)生電源、可拆變壓器、交流電壓表、交流電流表、燈泡教學(xué)過程（一）引入新課在實(shí)際應(yīng)用中,常常需要改變交流的電壓。大型發(fā)電機(jī)發(fā)

2、出的交流，電壓有幾萬伏，而遠(yuǎn)距離輸電卻需要高達(dá)幾十萬伏的電壓.各種用電設(shè)備所需的電壓也各不相同。電燈、電飯煲、洗衣機(jī)等家用電器需要220 v的電壓，機(jī)床上的照明燈需要36 v的安全電壓.一般半導(dǎo)體收音機(jī)的電源電壓不超過10 v，而電視機(jī)顯像管卻需要10000 v以上的高電壓。交流便于改變電壓，以適應(yīng)各種不同需要。變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備.這節(jié)課我們學(xué)習(xí)變壓器的有關(guān)知識(shí).（二）進(jìn)行新課1變壓器的原理按上圖所示連接好電路，接通電源，觀察燈泡是否發(fā)光。兩個(gè)線圈并沒有直接接觸，燈泡為什么亮了呢？這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？當(dāng)一個(gè)線圈中同交變電流時(shí),變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)在另一個(gè)線圈中激起感生

3、電場(chǎng),從而產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)，燈泡中有了感應(yīng)電流，故燈泡發(fā)光。實(shí)驗(yàn)說明，通過互感現(xiàn)象，電源的能量可以從一個(gè)線圈傳輸給另一個(gè)線圈.變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈構(gòu)成的。一個(gè)線圈跟電源連接，叫原線圈（初級(jí)線圈）,另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接，叫副線圈（次級(jí)線圈)。兩個(gè)線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成.畫出變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào),如下圖所示：互感現(xiàn)象時(shí)變壓器工作的基礎(chǔ)。在原線圈上加交變電壓u1，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量。這個(gè)交變磁通量既穿過原線圈,也穿過副線圈，在原、副線圈中都要引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如副線圈是閉合的，在副線圈中就產(chǎn)生交變電流，它也在鐵芯

4、中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中同樣引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。副線圈兩端的電壓就是這樣產(chǎn)生的。所以，兩個(gè)線圈并沒有直接接觸，通過互感現(xiàn)象，副線圈也能夠輸出電流。變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)有何關(guān)系呢？下面我們通過實(shí)驗(yàn)來探究。目的：探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系器材：可拆變壓器，學(xué)生電源，多用電表,導(dǎo)線若干實(shí)驗(yàn)步驟：（1） 按圖示電路連接電路（2）原線圈接低壓交流電源6v，保持原線圈匝數(shù)n1不變，分別取副線圈匝數(shù)n2=n1，n1,2 n1，用多用電表交流電壓檔分別測(cè)出副線圈兩端的電壓，記入表格。（3)原線圈接低壓交流電源6v，保持副線圈匝數(shù)n2不變，分別取原線圈匝數(shù)n1=n2，n2，2 n2，用多用

5、電表交流電壓檔分別測(cè)出副線圈兩端的電壓，記入表格.u16v實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456原線圈匝數(shù)n1n1n1n1n2n2n2副線圈匝數(shù)n2n1n12 n1n2n22 n2副線圈輸出電壓u2結(jié)論（4）總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論.注意事項(xiàng)：（1）連接好電路后,同組同學(xué)分別獨(dú)立檢查，然后由老師確認(rèn)，電路連接無誤才能接通電源。（2）注意人身安全。只能用低壓交流電源，電源電壓不能超過12v（3）使用多用電表交流電壓檔測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程測(cè)試，然后再用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。2電壓與匝數(shù)的關(guān)系 電流通過變壓器線圈是會(huì)發(fā)熱,鐵芯在交變磁場(chǎng)的作用下也會(huì)發(fā)熱。所以，變壓器工作時(shí)存在能量損失.沒有能量損失的變壓器叫做理想變壓器

6、.，只適用于理想變壓器.實(shí)際上變壓器的工作效率都很高，在一般的計(jì)算中,可以把實(shí)際變壓器視為理想變壓器。理想變壓器原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功率有什么關(guān)系？因?yàn)槔硐胱儔浩鳑]有能量損失，所以p出=p入若理想變壓器只有一個(gè)副線圈，則原副線圈中的電流i1與i2有什么關(guān)系?據(jù)p出=u2i2，p入=u1i1及p出=p入得：u2i2=u1i1則：上式是理想變壓器只有一個(gè)副線圈時(shí)，原副線圈中的電流比公式。如果副線圈的電壓高于原線圈的電壓，這樣的變壓器叫升壓變壓器；如果副線圈的電壓低于原線圈的電壓，這樣的變壓器叫降壓變壓器。 升壓變壓器，n2n1，降壓變壓器，n2n1。升壓變壓器，i2i1,所以副線圈導(dǎo)線要

7、比原線圈導(dǎo)線粗一些。課后請(qǐng)大家閱讀教材47頁“科學(xué)漫步”，了解互感器的工作原理和應(yīng)用.（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容:1變壓器主要由鐵芯和線圈組成。2變壓器可改變交變電的電壓和電流，利用了原副線圈的互感現(xiàn)象。3理想變壓器：沒有能量損失的變壓器，是理想化模型。有p輸出=p輸入 (四）實(shí)例探究理想變壓器基本規(guī)律【例1】一個(gè)正常工作的理想變壓器的原副線圈中，下列的哪個(gè)物理量不一定相等 ( ）a交流的頻率b電流的有效值c電功率d磁通量變化率理想變壓器的綜合應(yīng)用【例2】如圖所示為一理想變壓器，k為單刀雙擲開關(guān)，p為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，u1為加在原線圈兩端的電壓，i1為原線圈中的電流，則

8、（ )a保持u1及p的位置不變,k由a合到b時(shí)，i1將增大b保持u1及p的位置不變,k由b合到a時(shí)，r消耗功率減小c保持u1不變,k合在a處，使p上滑，i1將增大d保持p的位置不變，k合在a處,若u1增大，i1將增大【例3】如圖所示,接于理想變壓器的四個(gè)燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光，求三個(gè)線圈的匝數(shù)比n1n2n3。 （五)鞏固練習(xí)1理想變壓器的原線圈的匝數(shù)為110匝，副線圈匝數(shù)為660匝，若原線圈接在6 v的電池上，則副線圈兩端電壓為 ( ）a。36 vb。6 v c。1 vd。0 v2當(dāng)理想變壓器副線圈空載時(shí),副線圈的 ( ）a。負(fù)載電阻為0 b。輸出電流為0c.兩端電壓為0 d。輸出功率為

9、03理想變壓器原、副線圈的電流為i1、i2，電壓為u1、u2,功率為p1、p2，關(guān)于它們的關(guān)系,正確的是 （ ）a。i2由i1決定 b。u2與負(fù)載有關(guān)c。p1由p2決定 d.u1由u2決定4一理想變壓器原線圈接交流、副線圈接電阻，下列哪些方法可使輸入功率增加為原來的2倍 （ ）a.次級(jí)線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍b。初級(jí)線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍c.負(fù)載電阻變?yōu)樵瓉淼?倍d.副線圈匝數(shù)和負(fù)載電阻均變?yōu)樵瓉淼?倍5用理想變壓器給負(fù)載r供電，下列哪些辦法可以減小變壓器原線圈中的電流 a增加原線圈的匝數(shù) b增加副線圈的匝數(shù)c減小負(fù)載電阻r的數(shù)值 d增加負(fù)載電阻r的數(shù)值6在圖所示的電路中,理想變壓器的變壓比為21，四個(gè)燈泡完全相同，若已知燈泡l3和l4恰能正常工作，那么 （ ）a. l1和l2都能正常工作b.l1和l2都不能正常工作c。l1和l2中只有一個(gè)能正常工作d.條件不足，無法判斷7如圖所示，理想變壓器的原、副線圈分別接有相同的白熾燈，原、副線圈的匝數(shù)比為n1n2=21，電源電壓為u，求b燈兩端的電壓ub為多少？ 8如圖中所示,理想變壓器b的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比 n1n2=21,交流電源電壓u1=220 v,f為熔斷電流為i0=1.0 a的保險(xiǎn)絲，負(fù)載為一可變