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、學必求其心得，業(yè)必貴于專精54 變壓器教學目標（一）知識與技能1知道變壓器的構造，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)的關系，能應用它分析解決有關問題。（二）過程與方法在探究變壓比和匝數(shù)比的關系中培養(yǎng)學生運用物理理想化模型分析問題、解決問題的能力。（三)情感、態(tài)度與價值觀1使學生體會到能量守恒定律是普遍適用的。2培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度.教學重點探究變壓比和匝數(shù)比的關系。教學難點探究變壓比和匝數(shù)比的關系。教學方法實驗探究法、閱讀法、講解法。教學手段學生電源、可拆變壓器、交流電壓表、交流電流表、燈泡教學過程（一）引入新課在實際應用中,常常需要改變交流的電壓。大型發(fā)電機發(fā)

2、出的交流，電壓有幾萬伏，而遠距離輸電卻需要高達幾十萬伏的電壓.各種用電設備所需的電壓也各不相同。電燈、電飯煲、洗衣機等家用電器需要220 v的電壓，機床上的照明燈需要36 v的安全電壓.一般半導體收音機的電源電壓不超過10 v，而電視機顯像管卻需要10000 v以上的高電壓。交流便于改變電壓，以適應各種不同需要。變壓器就是改變交流電壓的設備.這節(jié)課我們學習變壓器的有關知識.（二）進行新課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。兩個線圈并沒有直接接觸，燈泡為什么亮了呢？這個實驗說明了什么？當一個線圈中同交變電流時,變化的電流產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場在另一個線圈中激起感生

3、電場,從而產(chǎn)生感生電動勢，燈泡中有了感應電流，故燈泡發(fā)光。實驗說明，通過互感現(xiàn)象，電源的能量可以從一個線圈傳輸給另一個線圈.變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈構成的。一個線圈跟電源連接，叫原線圈（初級線圈）,另一個線圈跟負載連接，叫副線圈（次級線圈)。兩個線圈都是絕緣導線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成.畫出變壓器的結構示意圖和符號,如下圖所示：互感現(xiàn)象時變壓器工作的基礎。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電動勢。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電動勢。副線圈兩端的電壓就是這樣產(chǎn)生的。所以，兩個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)有何關系呢？下面我們通過實驗來探究。目的：探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系器材：可拆變壓器，學生電源，多用電表,導線若干實驗步驟：（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出副線圈兩端的電壓，記入表格.u16v實驗次數(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結論（4）總結實驗現(xiàn)象，得出結論.注意事項：（1）連接好電路后,同組同學分別獨立檢查，然后由老師確認，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電壓時，先用最大量程測試，然后再用適當?shù)膿跷贿M行測量。2電壓與匝數(shù)的關系 電流通過變壓器線圈是會發(fā)熱,鐵芯在交變磁場的作用下也會發(fā)熱。所以，變壓器工作時存在能量損失.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.實際上變壓器的工作效率都很高，在一般的計算中,可以把實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系？因為理想變壓器沒有能量損失，所以p出=p入若理想變壓器只有一個副線圈，則原副線圈中的電流i1與i2有什么關系?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副線圈時，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,所以副線圈導線要

7、比原線圈導線粗一些。課后請大家閱讀教材47頁“科學漫步”，了解互感器的工作原理和應用.（三）課堂總結、點評本節(jié)課主要學習了以下內容: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）實例探究理想變壓器基本規(guī)律【例1】一個正常工作的理想變壓器的原副線圈中，下列的哪個物理量不一定相等 ( ）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用【例2】如圖所示為一理想變壓器，k為單刀雙擲開關，p為滑動變阻器的滑動觸頭，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，i1將增大b保持u1及p的位置不變,k由b合到a時，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燈泡規(guī)格相同，且全部正常發(fā)光，求三個線圈的匝數(shù)比n1n2n3。 （五)鞏固練習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當理想變壓器副線圈空載時,副線圈的 ( ）a。負載電阻為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，關于它們的關系,正確的是 （ ）a。i2由i1決定 b。u2與負載有關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.次級線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍b。初級線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍c.負載電阻變?yōu)樵瓉淼?倍d.副線圈匝數(shù)和負載電阻均變?yōu)樵瓉淼?倍5用理想變壓器給負載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減小負載電阻r的數(shù)值 d增加負載電阻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的保險絲，負載為一可變