人教版高中物理選擇性必修第二冊教案設計：3.3《變壓器》VIP

1、第3章交變電流第3節(jié)變壓器本節(jié)課程是學生在了解知道變壓器的工作原理和理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系，會用能量的觀點理解變壓器的工作原理。知道理想變壓器是忽略了能量損失的一種理想模型，進一步體會建立理想模型這種思維方法。經(jīng)歷探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系的過程，進一步提高科學探究的能力。在實驗中要養(yǎng)成避免觸電和安全使用電表的習慣，養(yǎng)成尊重實驗數(shù)據(jù)的嚴謹科學態(tài)度?！疚锢碛^念】知道變壓器的工作原理和理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系，會用能量的觀點理解變壓器的工作原理。【科學思維】知道理想變壓器是忽略了能量損失的一種理想模型，進一步體會建立理想模型這種思維方法?！究茖W探究】經(jīng)歷探究變壓

2、器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系的過程，進一步提高科學探究的能力。通過對實際問題的分析，掌握推導理想變壓器原、副線圈中電流與匝數(shù)的關系的思路和方法，培養(yǎng)學科核心素養(yǎng)中的科學推理?！究茖W態(tài)度與責任】在實驗中要養(yǎng)成避免觸電和安全使用電表的習慣，養(yǎng)成尊重實驗數(shù)據(jù)的嚴謹科學態(tài)度。通過對自耦變壓器、電壓互感器、電流互感器的工作原理、裝置特點、接入電路特點及其作用的分析，深刻理解與運用理想變壓器的相關知識，體會科學、技術、社會三者的關系，逐步形成良好的科學態(tài)度。【教學重點】變壓器的工作原理和理想變壓器的變壓規(guī)律，會推導理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關系【教學難點】通過所學知識分析自耦變壓器、電壓互感器、電流

3、互感器的工作原理及接入電路特點。一、【引入新課】引導學生回憶一、周期和頻率二、峰值和有效值三、正弦式交變電流的公式和圖像四、電感器和電容器對交變電流的作用二、【進行新課】1.引導學生觀察圖表思考問題我們國家民用統(tǒng)一供電均為220V，那么如何使這些額定電壓不是220V的電器設備正常工作的呢？用電器額定工作電壓用電器額定工作電壓隨身聽3V機床上的照明燈36V掃描儀12V防身器3000V手機充電器4.2V4.4V5.3V黑白電視機顯像管幾萬伏錄音機6V9V12V彩色電視機顯像管十幾萬伏2.引導學生認識常見變壓器并了解變壓器的構造 發(fā)電站大型變壓器 小型變壓器 高壓輸電中的變壓器變壓器的構造：閉合鐵芯

4、：絕緣硅鋼片疊合而成原線圈(初級線圈)：與交流電源相連的線圈叫做原線圈也叫初級線圈副線圈(次級線圈)：與負載相連的線圈叫做副線圈也叫次級線圈(1)原線圈(初級線圈) 其匝數(shù)用n1 表示原線圈兩端的電壓叫變壓器的輸入電壓U1(2)副線圈(次級線圈) 其匝數(shù)用n2 表示副線圈兩端的電壓叫變壓器的輸出電壓U23.提出問題引導學生邊觀察邊思考：我們發(fā)現(xiàn)變壓器原副線圈不相通，那么給原線圈接直變電源，副線圈接一個小燈泡，通電后，小燈泡會發(fā)光嗎，為什么？如果將原線圈改接為交流電源，小燈泡會發(fā)光嗎？ 答： ，原因：老師陳述：這涉及變壓器的工作原理我們可以回憶一下，在初學電磁感應時，我們做過一個“探究感應電流產

5、生條件”的實驗。兩個線圈也不在同一個回路中，當原線圈電流發(fā)生變化時，產生變化的磁場，副線圈中磁通量發(fā)生變化，產生感應電流。在這些實驗中，兩個線圈之間是相互影響的，這就我們學習過的互感現(xiàn)象。變壓器與這個情境相類似，本質上也是電磁感應現(xiàn)象，是一個互感過程。從能量轉化的角度來看，是原線圈處電場能轉化成了磁場能，副線圈處磁場能又轉化為電場能，實現(xiàn)了能量的轉換和傳遞。 簡化圖4.引入互感現(xiàn)象中的能量傳輸關系變壓器能輸送電能是利用了電磁感應。在原線圈上由變化的電流激發(fā)了一個變化的磁場，即電場的能量轉變成磁場的能量；通過鐵芯使這個變化的磁場幾乎全部穿過了副線圈，于是在副線圈上產生了感應電流，磁場的能量轉化成

6、了電場的能量。 5.引出理想變壓器的定義現(xiàn)實中的變壓器：1由于漏磁，通過原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴格相等造成誤差。2原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗(銅損)，造成誤差。3鐵芯中有磁損耗，產生渦流造成誤差。 理想變壓器： 我們把沒有能量損失的變壓器叫作理想變壓器。理想變壓器也是一個理想化模型。本章涉及的習題不做特殊說明我們一般認為是理想變壓器。6.引入實驗并引導學生開始探究實驗鐵芯的作用：如圖，將變壓器兩線圈上下疊放，插入鐵芯，原線圈接交流電，副線圈接一額定電壓為3V燈泡，燈泡發(fā)光。將鐵芯逐漸抽出，燈逐漸變暗。接近全部抽出時，燈熄滅。再將鐵芯插回，燈又變亮。將鐵芯上部的一塊逐漸拉開

7、，燈變暗，再逐步推成閉合，燈變亮。師生總結：可見，閉合鐵芯可以將更多的磁感線限制在其內，形成一個閉合的磁路。盡量減小磁場能的散失。功率關系理想變壓器無能量損失，所以輸入功率等于輸出功率。頻率關系在原線圈中接上周期性變化的電流在副線圈中激發(fā)出相同頻率的交流電。電壓關系4.電壓關系實驗目的探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系。實驗原理如圖所示變壓器是由原線圈、副線圈和鐵芯組成的。電流通過原線圈時在鐵芯中產生磁場，由于電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場也不斷變化，變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢，副線圈就存在輸出電壓。實驗器材可變匝數(shù)的變壓器(鐵芯)、多用電表、220V交流電源、導線若干。實

8、驗步驟1要先估計被測電壓的大致范圍，再選擇恰當?shù)牧砍?，若不知道被測電壓的大致范圍，則應選擇交流電的最大量程進行測量。2把兩個線圈穿在鐵芯上，閉合鐵芯。3改變副線圈的匝數(shù)用交流電壓表測量輸出電壓。U1=220V n1=1600匝實驗次數(shù)原線圈匝數(shù)n1（匝）副線圈匝數(shù)n2（匝）輸入電壓U1（V）輸出電壓U2（V） n1/ n21220V2220V3220V4220V5220V4. 進行實驗并記錄數(shù)據(jù)注意事項1要事先推測副線圈兩端電壓的可能值。2通電時不要用手接觸裸露的導線、接線柱。3為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋測試，大致確定電壓后再選擇適當?shù)膿跷贿M行測量。7.師生總結

9、：誤差允許范圍內：誤差產生原因：能量在鐵芯及原副線圈處有損耗引出升壓變壓器與降壓變壓器的概念：n2 n1 U2U1升壓變壓器n2 n1 U2 n2，該變壓器起降壓作用，故C錯誤；又I2，I2增大，R應減小，故滑片應沿cd方向滑動，故D正確。例4、（單選）如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u220sin 100t(V)的交流電源上，副線圈接有R55 的負載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為21，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是()A原線圈的輸入功率為220 WB電流表的讀數(shù)為1 AC電壓表的讀數(shù)為110 VD副線圈輸出交流電的周期為50 s【答案】B【解析】理想變壓器原線圈兩端電壓的有效值為U1220 V，由得U2110 V，即電壓表的讀數(shù)為110 V，通過負載電阻的電流I2 A2 A，則副線圈的輸出功率PU2I21102 W220 W，原線圈