高中物理《变压器》教案

高中物理《变压器》教案
第五章交变电流5．4变压器
★新课标要求（一）知识与技能
1．知道变压器的构造了解变压器的工作原理
2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系能应用它分析解决有关问题
（二）过程与方法
在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力
（三）情感、态度与价值观
1．使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的2．培养学生实事求是的科学态度
★教学重点
探究变压比和匝数比的关系
★教学难点
探究变压比和匝数比的关系
★教学方法
实验探究法、阅读法、讲解法
★教学工具
学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡
★教学过程
（一）引入新课
师：在实际应用中常常需要改变交流的电压.大型发电机发出的交流电压有几万伏而远距离输电却需要高达几十万伏的电压各种用电设备所需的电压也各不相同电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220V的电压机床上的照明灯需要36V的安全电压一般半导体收音机的电源电压不超过10V而电视机显像管却需要10000V以上的高电压交流便于改变电压以适应各种不同需要变压器就是改变交流电压的设备这节课我们学习变压器的有关知识
（二）进行新课1．变压器的原理思考与讨论：
师：按上图所示连接好电路接通电源观察灯泡是否发光生：灯泡亮了
师：两个线圈并没有直接接触灯泡为什么亮了呢这个实验说明了什么
生1：当一个线圈中同交变电流时变化的电流产生变化的磁场变化的磁场在另一个线圈中激起感生电场从而产生感生电动势灯泡中有了感应电流故灯泡发光
生2：实验说明通过互感现象电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈
师：变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的一个线圈跟电源连接叫原线圈（初级线圈）另一个线圈跟负载连接叫副线圈（次级线圈）两个线圈都是绝缘导线绕制成的铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成
师：画出变压器的结构示意图和符号互感现象时变压器工作的基础在原线圈上加交变电压U1原线圈中就有交变电流它在铁芯中产生交变的磁通量这个交变磁通量既穿过原线圈也穿过副线圈在原、副线圈中都要引起感应电动势如副线圈是闭合的在副线圈中就产生交变电流它也在铁芯中产生交变的磁通量在原、副线圈中同样引起感应电动势副线圈两端的电压就是这样产生的所以两个线圈并没有直接接触通过互感现象副线圈也能够输出电流
师：在输入电压一定时原线圈、副线圈取不同的匝数副线圈输出的电压也不一样变压器由此得名那么变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢下面我们通过实验来探究
实验目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系器材：可拆变压器学生电源多用电表导线若干
实验步骤：
（1）按图示电路连接电路
（2）原线圈接低压交流电源6V保持原线圈匝数n1不变分别取副线圈匝数n2=1n1=2n2=1用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压记入表格
（3）原线圈接低压交流电源6V保持副线圈匝数n2不变分别取原线圈匝数n1=n2用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压记入表格U1＝6V
（4）总结实验现象得出结论
注意事项：（1）连接好电路后同组同学分别独立检查然后由老师确认电路连接无误才能接通电源
（2）注意人身安全只能用低压交流电源电源电压不能超过12V （3）使用多用电表交流电压档测电压时先用最大量程测试然后再用适当的挡位进行测量
2．电压与匝数的关系
师：从实验中可以发现什么规律
生：原、副线圈两端的电压之比等于两个线圈的匝数之比师：
写出数学表达式生：
U1n1XU2n2=U1n1XU2n2只适用于理想变压器
师：电流通过变压器线圈是会发热铁芯在交变磁场的作用下也
会发热所以变压器工作时存在能量损失没有能量损失的变压器叫做
理想变压器
实际上变压器的工作效率都很高在一般的计算中可以把实际变
压器视为理想变压器师：理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系生：因为理想变压器没有能量损失所以P出=P入师：若理想变压器只有一个副线圈则原副线圈中的电流I1与
I2有什么关系
生：据P出=U2I2P入=U1I1及P出=P入得：U2I2=U1I1
则：I1U2n2=I2U1n1
师：上式是理想变压器只有一个副线圈时原副线圈中的电流比
公式
如果副线圈的电压高于原线圈的电压这样的变压器叫升压变压器；如果副线圈的电压低于原线圈的电压这样的变压器叫降压变压器那么两种变压器的匝数关系如何生：升压变压器n2＞n1降压变压器n2＜n1师：两种变压器原副线圈电流的大小关系如何生：升压变压器I2I1
师：在绕制升压变压器原副线圈时副线圈导线应比原线圈导线粗一些好还是细一些好降压变压器呢
生：因为升压变压器I2I1所以副线圈导线要比原线圈导线粗一些
师：课后请大家阅读教材47页“科学漫步”了解互感器的工作原理和应用
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下内容：1．变压器主要由铁芯和线圈组成 2．变压器可改变交变电的电压和电流利用了原副线圈的互感现象
3．理想变压器：没有能量损失的变压器是理想化模型有P输出=P输入
U1N1IN
1X2
U2N2=I2N1
（四）实例探究☆理想变压器基本规律
【例1】一个正常工作的理想变压器的原副线圈中下列的个物理量不一定相等（）A．交流的频率C．电功率B．电流的有效值D．磁通量变化率
解析：变压器可以改变原副线圈中的电流因此原副线圈中的电流不一定有相同有效值所以选B.由于穿过原线圈的磁通量全部穿过副线圈因而原副线圈的磁通量变化率相同D错.变压器的工作基础是电磁感应副线圈中感应的交流频率与原线圈交流频率是相同的A错.理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率因此C错.答案：B 点评：变压器工作时原副线圈电压和电流不一定相同但对理想变压器来说原副线圈一定相同的量有（1）电功率（2）磁通量变化率（3）交流的频率☆理想变压器的综合应用
【例2】如图所示为一理想变压器K为单刀双掷开关P为滑动变阻器的滑动触头U1为加在原线圈两端的电压I1为原线圈中的电流则（）
A．保持U1及P的位置不变K由a合到b时I1将增大B．保持U1及P的位置不变K由b合到a时R消耗功率减小
C．保持U1不变K合在a处使P上滑I1将增大D．保持P的位置不变K合在a处若U1增大I1将增大
解析：K由a合到b时n1变小而UI1n2n得I1=2I2由
I2=2RI2n1n1nUnU2=2U1所以I1=22·1·U1n2和R不变n1减小时I1增大所以A对
Rn1n1=22n2n2U2U1K由b合到a时P2=而U2=U1所以P2=2·.U1、n2和R不变n1增大时P2RRn1n12减小所以B对。