高中物理 5.4变压器说课稿新人教版选修32

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物理：5.4《变压器》教案(新人教版选修3-2)

变压器一、素质教育目标(一)知识教学点1．了解变压器的构造及工作原理。

2．掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。

3．掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。

(二)能力训练点1．通过观察演示实验，培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。

2．从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。

3．从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。

(三)德育渗透点1．通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。

2．让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。

3．培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度。

二、重点、难点、疑点及解决办法1．重点变压器工作原理及工作规律。

2．难点(1)理解副线圈两端的电压为交变电压。

(2)推导变压器原副线圈电流与匝数关系。

(3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义。

3．疑点变压器铁心是否带电即如何将电能从原线圈传输出到副线圈。

4．解决办法(1)通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。

(2)通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系。

(3)通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义。

三、课时安排3课时四、教具准备可拆式变压器、投影交流电流表(2只)、投影交流电压表(2只)、导线若干学生电源、小电珠(5只、2.5V，0.3A)、电键(4只)五、学生活动设计1．通过参与演示实验观察、数据处理、得出结论的全过程，使学生获得新知识。

2．通过提问引发学生思考，并应用学到的知识来解决实际问题。

4．通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。

六、教学过程(一)明确目标通过实验得出变压器工作规律并能运用解决实际问题。

(二)整体感知这节内容承上启下，它是电磁感应知识与交变电流概念的综合应用，体现出了交变电流的优点，为电能输送奠定了基础。

(三)重点、难点的学习与目标完成过程1．引入新课幻灯打出一组数据从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些元件是如何正常工作的呢？出示已拆录音机，指出变压器。

5.4 变压器优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-2：交变电流 (4)

5.4 变压器一、教学目标1．了解变压器的构造及理解变压器的工作原理2．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题3．明白理想变压器是忽略了变压器的能量损失，它的输出功率等于输入功率4．从探究“匝数与电压关系”全过程指导学生学习物理的思想与方法二、教学重点1．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题2．从电磁感应的角度和能量的转化与守恒的角度深刻理解变压器的工作原理三、教学难点1．“探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系”实验。

2．从能量的转化与守恒的角度理解变压器的工作原理四、教具、学具准备学生电源、可拆变压器、实物投影仪、多用电表、小灯泡、单刀双掷开关五、过程与方法观察现象—进行猜想—设计实验—进行分析—得出结论—指导实践（认识变压器在现实生活中的应用，感受它的价值六、教学过程（一）预习指导1．复习相关内容（1）电磁感应现象产生的条件及种类（2）法拉第电磁感应定律及其表达式（3）探究实验的指导思想及基本步骤（4）交流电的特点（5）涡流的特点及利与弊2．预习需要解决的问题（1）变压器的构造（2）变压器的工作原理（3）本节课实验的目的是什麽？需要哪些器材？需要记录哪些数据？为此需要设计什麽样的表格？过程中需要注意什麽事项？（二）创设意境，激发兴趣学生观察：直流电路中S闭和后灯泡L的亮暗学生思考：把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯，一个线圈连到交流电源上，另一个线圈与灯泡构成闭合回路。

猜想：接通交流电源开关S，灯泡L回发光吗?(鼓励学生敢于说出自己的想法)教师演示：实验是检验真理的标准，回逆前面的猜想，教师演示，验证猜想。

教师提问：你的猜想是正确的，能说出你的依据吗?教师点拨：闭合S，由于电流的大小、方向在不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，这个变化的磁场也通过与灯泡L相连线圈，产生感应电动势，所以两线圈之间没有导线相连，灯泡中也有电流通过，从而发光。

新人教版高中物理选修3-2第五章《变压器》精品教案

学
手机充电器 4.2V 4.4V5.3V 录音机 6V 9V 12V
我们发现不同的用电器所需的额定电压是不同的，但是我国民用供电电压均为 220V，怎样才能让这些工作电压不同的用电器正常工作呢？
过
二、自主、合作、探究自主、合作、思考与讨论：思考与讨论右图中为了讨论使小灯泡对于左侧的电源有什使小灯泡发光，对于左侧的电源有什么要求？并说明原因。（提示：么要求？（3 分钟）恒定电流、交变电流）
过
程
教
探究：理想变压器的输出电流和输入电流之间的关系探究：理想变压器的输出电流和输入电流之间的关系电流和输入电流 1、从能量转化和守恒的角度来分析变压器里面的能量转化情况。变压器输入的是，经过原线圈转化为，通过铁芯传递到副线圈，经过副线圈转化为。 2、对于理想变压器来说是没有能量损失的，所以理想变压器输入的能量等于输出的能量，也就是理想变压器的输出功率等于输入功率。（输出功率决定输入功率输出功率决定输入功率）输出功率决定输入功率 3、理想变压器原副线圈的电流关系是怎样的？（提示：P=UI）
总结本节知识要点（2 分钟）
备注
课下练习 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等（） A．交流的频率 B．电流的有效值 C．电功率 D．磁通量变化率 2、理想变压器的原线圈的匝数为 110 匝，副线圈匝数为 660 匝，若原线圈接在 6 V 的电池上，则副线圈两端电压为（） A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V ） 3．理想变压器原、副线圈的电流为 I1、I2，电压为 U1、U2，功率为 P1、P2，关于它们的关系，正确的是（ A.I2 由 I1 决定 B.U2 与负载有关 D.U1 由 U2 决定 C.P1 由 P2 决定 4．一台理想变压器原、副线圈匝数比为 22∶1，当原线圈两端输入 u1=220 2 sin314t V 的交变电压时，下列说法正确的是（）

高中物理5.4变压器说课稿新人教版选修3_2

5.4变压器(说课稿)【教材分析】《变压器》是物理选修3—2第五章《交变电流》第4节的内容。

变压器也是交流电路中常见的一种电器设备,它是建立在电磁感应现象的基础上，是电磁感应教学的进一步延伸，同时，是远距离输电不可缺少的装置，为学习远距离输电奠定了基础，所以这一节在物理的学习过程中起着承上启下的重要作用。

即是本章重点内容之一，也是高考的热点之一。

【学情分析】学生基础极其差，对前面电磁感应还不是特别理解，但脑海里已有一定的印象，需要教师在讲解变压器原理时需要多引导，让学生在电磁感应理论的基础上理解什么是互感现象？为什么原、副线圈之间没有载流导线的连接，副线圈中还可以输出电流？使学生再次体会交变电流与恒定电流的区别，以及交流电的特点。

学生对变压器会感觉比较陌生，教学中课根据实际情况向学生进行介绍，如图片、实物，以及利用是多媒体设备展示相关的视频资源，以提高学生学习的兴趣和开阔学生的眼界。

【教学目标分析】前面学生已经掌握了电磁感应的基本应用，并且通过长时间的物理学习已经具备了一定的分析问题解决问题的能力。

根据新课标要求，教材的编写意图以及学生的实际情况我确定以下教学目标：（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。

3、了解变压器在生活中的应用。

（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．激发学生对科学的兴趣和热情，使他们了解变压器在生活中的应用。

3．进行科学态度、科学方法的教育，了解理想化模型在物理学研究中的重要性。

【教学重点难点分析】1．重点：实验探究理想变压器原副线圈电压与匝数的关系；2．难点：理想变压器电压、电流与匝数关系的分析推导。

针对学生现有的知识水平和认知特点，可采用定性分析和定量推导相结合、实验探究和理论推导相结合的方法，从感性到理性，学生的实验能力和理论分析能力同时得以训练。

高中物理选修3说课稿变压器说课稿

变压器各位老师大家好，今天我说课的题目是选修3—2第五章第四节《变压器》。

一、教材分析1、教材的地位和作用《变压器》是必修3—2第五章第四节，本节通过实验探究并结合的理论分析，认识变压器的原理和变压器基本规律，是本章的重点之一；从整个高中物理来看，本节既联系电磁感应，又为电能输送做好铺垫，起到承上启下的作用，是高考的热点之一。

2、教学重点、难点：探究变压比和匝数比的关系。

处理重难点策略：实验探究与讨论，提问与思考相结合二、教学目标分析三维教学目标1、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。

2、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。

3、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。

教学手段：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220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压。

一般电子产品电源电压仅为几伏，而电视机显像管却需要10000 V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）进行新课变压器的原理（1）思考与讨论：按上图所示连接好电路，接通电源，观察灯泡是否发光。

问题1：两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？答：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。

高中物理 5.4 变压器同步备课课件新人教版选修32

课
学
堂
教
互
法
动
分
析
2．思考判断
探究
(1)变压器是利用互感现象实现了电能向磁场能再到电
教学
能转化．(√)
当堂
方
双
案设
(2)恒定电流接入变压器后也可发生互感现象，也可起到
基达
计
标
变压作用．(×)
(3)变压器的铁芯由很薄的硅钢片叠合而成．(√)
课
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
新课标 ·物理选修3-2
教学教法分析
教学方案设计
课前自主导学
菜单
新课标 ·物理选修3-2
课堂互动探究
当堂双基达标
课时作业
教学教法分析
教学方案设计
课前自主导学
菜单
新课标 ·物理选修3-2
课堂互动探究
当堂双基达标
课时作业
教学
3．探究交流
课堂
教法
在课外，某同学在进行低压交流变压器实验的准备工作
互动
分析
时，发现缺少电源，于是就用一种摩托车的蓄电池代替，按
探究
图 5－4－1 进行实验．
教
当
学
堂
方
双
案
基
设
达
计
标
图 5－4－1
课
前
则闭合电键后，灯泡是否发光？并解释出现这种现象的课
自
时
主
作
导原因？
业

高中物理 5-4变压器讲课课件新人教版选修3-2

四、理想变压器的变压规律
I1
原、副线圈中通过的磁通
量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：
~U1 n1I2U来自 Rn2ΔΦ E1 n1 Δt
ΔΦ E2 n2 Δt
E1 n1 E2 n2
铁芯
原
副
若不考虑原副线圈的内阻有: ∽U1线
圈
n1 n2
线 U2 圈
U1=E1
U 1 n1
U2=E2
需改变电压，以适应各种不同电压的需要。
第五章交变电流
可拆式变压器
城乡变压器
各式变压器
思考与讨论
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭
合铁芯上，一个线圈连到电源的两端：
(1)恒定直流
(2)正弦交流
另一个线圈连到小灯泡上。
小灯泡可能发光吗？
原线圈闭合铁芯副线圈
一、变压器的构造
1、示意图
铁芯
变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈是否产生电压U2？
二、变压器的工作原理 ——互感现象
原线圈接交流电
原线圈产生感应电动势
在铁芯中产生变化的磁通量
在铁芯中产生变化的磁通量
副线圈产生感应电动势
副线圈有交流电
二、变压器的工作原理 ——互感现象
铁芯
e
原 ∽U1线
实验：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
方法：控制变量法
实验过程
1)改变副线圈匝数(交流电压、原线圈匝数恒定)
U1=20V
n2 0-2
n1(0-4)
U2/V
0-8
0-16
2)改变原线圈匝数(交流电压、副线圈匝数恒定)

高中物理选修32人教版5.4《变压器》教案设计

变压器教学目标知识与技能(1)知道变压器的构造及几种常见的变压器．(2)理解变压器的工作原理及理想变压器的特点．(3)掌握理想变压器的电压、电流、功率等规律．过程与方法(1)通过实验，探究理想变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系，电流与匝数的关系．(2)通过探究变压器规律的实验，培养学生处理实验数据及总结概括能力．(3)通过自主探究和小组合作，培养自主探究、合作学习的能力．情感、态度与价值观(1)了解变压器在生活中的应用．(2)让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想．教学重难点1．变压器工作原理及理想变压器的特点．2．理想变压器的电压、电流、功率等规律．3．推导变压器原副线圈电流与匝数的关系．教学准备闭合铁芯、学生电源、导线假设干、小灯泡、可拆式变压器、交流电压表、开关、多媒体课件等．教学过程设计主要教学过程教学设计教师活动学生活动【演示实验】把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一观察实一、引入个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上.验现象，结合所学知识找新课出问题的答案.问题：(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？思路点拨：(1)当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期变化的磁通量，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为等效电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.(2)小灯泡的额定电压为V，学生电源的输出电压为3V，两者并不相等.学生电源正是通过这样一个用电设备——变压器，将220V的交流电压降到了3V．我们今天学习变压器的知识.【课件展示】利用多媒体课件展示各种变压器.观察图片认识变压器.【自主学习】引导学生阅读课本P41“变压器的原理〞的内容，学习相关的知识.二、新课教学 1.变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．与交流电源连接的线圈叫做原线圈，也叫初级线圈；与(一)变压器的原理负载连接的另一个线圈叫做副线圈，也叫次级线圈.2.变压器示意图及符号：阅读课本的内容，了解变压器的构造、原理等.3.变压器的工作原理：互感现象.(二)电压与匝数的关系4.变压器实现了电能—磁场能—电能的转化.【探究实验】猜想变压器线圈两探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系.端的电压与猜想假设：变压器线圈两端的电压可能与原、副线圈匝匝数的关系.数有关.设计实验：保持原线圈的匝数不变，增加或减少副线圈的匝数，测量副线圈两端的电压；保持副线圈的匝数不变，增加或减小原线圈匝数，测量副线圈两端的电压.介绍实验器材，引导学生设计实验步骤及记录数据所用表格，强调本卷须知.进行实验：组织学生分组实验，按照电路图连接器材，小组内分工协作，记录实验数据填入表格.原副原线副线圈两分工协线圈匝线圈匝圈两端电错误错端电压作，连接器数n1数n2压U1(V)U2(V)材，进行实101验，记录数106据，得出结00论.10206520206100实验结论：在实验误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即U11＝n.U2n2【自主学习】阅读课本P42～P43“电压与匝数的关系〞的内容，学习相关的知识.1.理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器.(1)无漏磁现象.(2)线圈电阻不计.阅读课(3)铁芯不发热.本的内容，总说明：大型变压器能量损失都很小，可看作理想变压器，结理想变压本章研究的变压器可当作理想变压器处理.器的特点及规律.2.理想变压器的根本规律(1)原、副线圈两端的电压跟匝数成正比，即U1＝n1 U2.n2假设n1＞n2，那么U1＞U2，称为降压变压器.假设n1＜n2，那么U1＜U2，称为升压变压器.(2)输出功率等于输入功率P＝P，UI＝U I.出入1122(3)原、副线圈中的电流跟匝数成反比，即I1＝n2 I2.n1(4)原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同.3.互感器阅读课(1)用途：把高电压变成低电压，或把大电流变成小电流.本“科学漫(2)分类：电压互感器、电流互感器.步〞的内容，了解互感器.小结三、课堂四、课堂回忆本节课“你学到了什么〞？梳理本节知识要点完成检教师巡视、讲评检测测题五、布置课后完问题与练习：2、3、5.作业成板书设计4变压器一、变压器的原理1.变压器的构造：原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)、闭合铁芯,2.变压器示意图及符号：二、电压与匝数的关系1.理想变压器(1)无漏磁现象(2)线圈电阻不计(3)铁芯不发热2.理想变压器的根本规律f(U1,U2)＝f(n1,n2)(2)P出＝P入，U1I1＝U2I2f(I1,I2)＝f(n2,n1)(4)原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同,3.互感器,电压互感器、电流互感器。

高中物理5.4变压器含教学案新人教版选修32

高中物理5.4变压器含教学案新人教版选修32【教学目标】1、了解使用变压器的目的，知道变压器的基本构造，知道理想变压器和实际变压器的区别。

2、知道变压器的工作原理，会用法拉第电磁感应定律解释变压器的变比关系。

3、知道不同种类的变压器。

【教学重点】变压器的工作原理，互感过程的理解及电压与匝数的关系。

【教学难点】互感过程的理解，变比关系的推导和理解【教学方法】演示、推理、学生实验【教具】学生电源、可拆变压器、交流电压表、小灯泡、多用电表（交流电压档）课前预习1、法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿成正比。

感应电动势E=＿＿＿＿＿＿＿。

2、互感：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

3、自感：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场不仅在邻近的电路中激发出感应电动势，同时也在＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

4、变压器的构成＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

5、变压器的工作原理＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

6、变压器中电压与匝数的关系：课内探究学生观察投影引入课题，展示常见变压器。

一、探究变压器的结构展示可拆变压器，左右各有一个线圈套在铁芯上，其中一个与电源相连的称为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，另一个与用电器相连的称为＿＿＿＿＿＿＿＿（或次级线圈）。

线圈是由绝缘的导线绕制的。

闭合的铁芯是由涂有绝缘漆的薄硅钢片叠加而成的。

线圈与铁芯彼此＿＿＿＿＿＿＿＿。

投影：多媒体展示变压器的结构，原副线圈的匝数一般是不同的，n1和n2分别表示原线圈和副线圈的匝数，U1和U2表示原线圈和副线圈的端电压。

情景激疑：从前面的实验中看到灯泡能够发光，说明副线圈两端是有电压的，但是线圈和铁芯彼此绝缘，不可能将原线圈的电能直接传送到副线圈来，那么这个电压是如何产生的呢？二、探究变压器的工作原理问题激疑：若是接直流电源的话，副线圈两端还会有电压吗？（）问题拓展：闭合铁芯起什么作用？演示实验：取下可拆变压器的一块铁芯，使其不闭合，观察现象。

高中物理5.4变压器教案新人教版选修32

第四节变压器教学目标：（一）知识与技术一、熟悉生活中的变压器二、了解变压器的结构3、理解变压器原、副线圈上的电压与匝数的关系4、通过探讨锻炼动手能力和处置数据的能力（二）进程与方式一、做好教材中“试探与讨论”的演示实验，同时进一步补充两个小实验：变压器升压和降压的效果二、通过观察和分析，让学生明确变压器的大体结构和工作原理3、通过实验，探讨变压器电压与匝数的关系4、总结归纳，得出结论（三）情感态度与价值观一、通过教师的引导及对问题探讨中的彼此交流、讨论，增进师生之间、生生之间的合作互动，使学生实现知识和能力的协调进展。

二、通过必然数量的科学探讨，学生经历与科学研究工作相近或相似的进程，从中获取知识和技术，体验其中的乐趣和曲折，感悟科学思想，培育科学精神。

教学重点：变压器工作原理和工作规律教学难点：变压器漏磁现象和互感原理教学方式：启发、讨论、教学教学用具：可拆式变压器、学生电源、灯泡、万用表、导线若干、多媒体课件，学生变压器教学进程：（一）导入课题通过实例导入为了适应不同电压的需要，要有一种能改变交流电压的设备——变压器幻灯片出示生活中的变压器的图片，变压器由哪几部份组成？它又是如何工作的呢？（二）新课教学一、变压器的结构演示实验1：拆开可拆变压器的各组成部份，让学生观察．然后把可拆变压器的两个线圈别离与照明电源和小灯泡连接，观察到小灯泡正常发光．用投影显示出单相变压器的结构示用意及电路图，如图1所示．结合图示和实物介绍变压器各部份的名称．图1二、变压器的工作原理师：变压器的工作原理是什么？当变压器的原线圈接上交变电源后，副线圈两头为何会有电压而使灯泡发光呢？请同窗们用以前所学的知识解释产生这一现象的原因和进程．生：把交变电压加在原线圈上，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，那个交变的磁通量不但穿过原线圈，也穿过副线圈，所以也在副线圈中激发感应电动势。

若是副线圈两头连着负载，副线圈中就会产生感应电流。

5.4 变压器优秀教案优秀教学设计高中物理选修3-2：交变电流 (7)

4变压器复习：1.法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式怎么写？2.电功率的定义是什么？定义式怎么写？引言:演示实验：要使额定电压为12V的灯泡正常发光，必须改变电压。

电路：原线圈接220V的交流电，副线圈接额定电压为12V的小灯泡。

现象：额定电压为12V的小灯泡正常发光。

结论：这个设备能够改变交变电流的电压。

实际应用中，常常需要改变交变电流的电压，例如：大型发电机产生的交流电，电压有几万伏，远距离输电需要高达几十万伏的电压，电饭煲、电磁炉、电冰箱、洗衣机需要220V 电压，电视机显像管需要10000V的高电压。

变压器就是改变交流电压的设备。

本节课我们就来研究变压器。

第1课时：变压器新课教学：一、变压器：改变交流电压的设备。

提出问题：变压器为什么能够改变交变电压呢？猜想：肯定与变压器的结构有关。

观察：闭合铁芯、原线圈、副线圈手摸：绝缘导线绕成线圈，涂绝缘漆的硅钢片叠合成闭合铁芯。

二、变压器原理1.结构线圈：原线圈和副线圈，由绝缘导线绕成；铁芯，由涂绝缘漆的硅钢片叠合而成。

2.电路符号：3.工作原理原线圈两端加交变电压，原线圈中就有交变电流流过，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变磁通量，交变磁通量既通过原线圈又通过副线圈，在原、副线圈中引起感应电动势；当副线圈闭合时，副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量既穿过副线圈，也穿过原线圈，在原副线圈中同样要引起感应电动势。

这种在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应的现象，叫做互感现象。

由于互感现象，虽然原线圈和副线圈并没有连接，但是电能通过磁场从原线圈转移到了副线圈。

归纳：变压器改变电压的原理是靠互感现象。

提出问题：变压器在转移电能的过程有没有能量损失？如果有能量损失，造成能量损失的原因是什么？4.能量损耗线圈电阻：交变电流流过原副线圈，由于线圈有电阻，线圈中会产生热量；铁芯：当线圈中通过交变电流时，在铁心中会产生涡流，引起铁芯发热；辐射电磁波：感应电流的磁场分布在整个空间中，并不能完全限制在铁芯中，一小部分磁感线漏在铁芯外面，导致穿过原、副线圈的磁通量并不相等，形成电磁波，辐射能量。

高中物理第5章交变电流4变压器学案新人教版选修3_2

4 变压器[学习目标] 1.[物理观念]了解变压器的构造及几种常见的变压器． 2.[科学思维]理解互感现象和变压器的工作原理．(重点) 3.[科学思维]掌握理想变压器的电压与匝数的关系及应用．(重点) 4.[科学思维]掌握理想变压器的功率关系,并导出原、副线圈中的电流关系及应用．(难点)一、变压器的原理1．变压器的构造由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,如图所示．(1)原线圈：与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈．(2)副线圈：与负载连接的线圈,也叫次级线圈．2．原理：互感现象是变压器的工作基础．原线圈中电流的大小、方向不断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．3．作用：改变交变电流的电压,不改变交变电流的周期和频率．4．注意(1)变压器不改变交变电流的周期和频率．(2)变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用．(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起,两个线圈间是绝缘的．二、电压与匝数的关系1．理想变压器(1)定义：没有能量损失的变压器．(2)特点①变压器铁芯内无漏磁．②原、副线圈不计内阻,即不产生焦耳热．③铁芯中不产生涡流．2．原、副线圈的电压关系(1)对理想变压器,原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的ΔΦΔt ,根据法拉第电磁感应定律有E 1＝n 1ΔΦΔt ,E 2＝n 2ΔΦΔt ,所以E 1E 2＝n 1n 2. (2)由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压U 1＝E 1,副线圈两端的电压U 2＝E 2,所以U 1U 2＝n 1n 2.当有多组线圈时,则有U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…3．两类变压器(1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器．(2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈电压高的变压器．1．思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)变压器只能改变交变电流的电压,不能改变直流电的电压．(√) (2)实际生活中,不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器．(√) (3)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流,还可以改变交变电流的功率和频率．(×) (4)理想变压器是客观存在的．(×) (5)U 1U 2＝n 1n 2适用于任何理想变压器．(√) 2．理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,下列说法中正确的是( )A ．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B ．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等,但穿过每匝线圈的磁通量并不相等C ．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D ．正常工作时,原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1D [对理想变压器,无磁通量损失,因而穿过两个线圈的磁通量相同,磁通量变化率相同,因而每匝线圈产生的感应电动势相等,才导致电压与匝数成正比,选项A 、B 、C 错误；理想变压器可以忽略各种损耗,故输入功率等于输出功率,选项D 正确．]3．如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝4∶1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,电流表A 1的示数是12 mA,则电流表A 2的示数为( )A ．3 mAB ．0C ．48 mAD ．与负载R 的值有关B [导体棒向左匀速切割磁感线时,在线圈n 1中通过的是恒定电流,不能引起穿过副线圈的磁通量变化,在副线圈上无感应电动势出现,所以A 2中无电流通过．] 理想变压器的基本关系1.电压关系U 1∶U 2∶U 3∶…＝n 1∶n 2∶n 3∶…或U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝… 2．功率关系输入功率等于输出功率,即P 入＝P 出,U 1I 1＝U 2I 2.3．电流关系由功率关系可知,当只有一个副线圈时,I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1；当有多个副线圈时,I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…,I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋…4．原、副线圈的交变电流的周期T 和频率f 相同．【例1】如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1,和均为理想电表,灯泡电阻R L ＝6 Ω,AB 两端电压u 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )A ．电流频率为100 HzB.的读数为24 V C.的读数为0.5 AD ．变压器输入功率为6 WD [根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m 2知U 1＝12 V,f ＝ω2π＝50 Hz,选项A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×12 V＝6 V,即的读数为6 V,选项B 错误；又I 2＝U 2R L ＝66A ＝1 A,即的读数为1 A,选项C 错误；根据P 1＝P 2及P 2＝U 22R L ＝626W ＝6 W,选项D 正确．]变压器中提到的电压关系、电流关系、电路中电表的示数等,指的都是交流电的有效值.[跟进训练]1．(多选)如图所示,将额定电压为60 V 的用电器,通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S 后,用电器正常工作,交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A ．以下判断正确的是( )A ．变压器输入功率为484 WB ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3BD [变压器的输入功率等于输出功率,P 入＝P 出＝I 2U 2＝2.2×60 W＝132 W,故A 错误；根据P 入＝I 1U 1,所以I 1＝P 入U 1＝132220A ＝0.6 A,故B 正确；电流表示数为有效值,故通过副线圈的电流的有效值为2.2 A,则最大值为I m ＝2×2.2 A＝2.2 2 A,故C 错误；根据变压器的工作原理可知U 1U 2＝n 1n 2,所以变压器原、副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113,故D 正确．]理想变压器工作时的制约关系1.输入电压U 1决定输出电压U2.当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时,输出电压U 2由输入电压U 1决定,即U 2＝n 2U 1n 1. 2．电流制约输出电流I 2决定输入电流I 1.当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定,且输入电压U 1确定时,原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定,即I 1＝n 2I 2n 1.而变压器副线圈中的电流I 2由用户负载及电压U 2确定,即I 2＝P 2U 2.3．功率制约输出功率P 2决定输入功率P 1.变压器副线圈中的功率P 2由用户负载决定,即P 2＝P 负1＋P 负2＋….P 2增大,P 1增大；P 2减小,P 1减小；P 2为零,P 1为零．【例2】如图所示,为一理想变压器,S 为单刀双掷开关,P 为滑动变阻器触头,U 1为加在原线圈两端的电压,I 1为原线圈中的电流强度,则以下说法错误的是( )A ．保持U 1及P 的位置不变,S 由a 合到b 时,I 1将增大B ．保持P 的位置及U 1不变, S 由b 合到a 时,R 消耗的功率将减小C ．保持U 1不变, S 合在a 处,使P 上滑,I 1将增大D ．保持P 的位置不变, S 合在a 处,若U 1增大,I 1将增大C [S 由a 合到b 时,n 1减小,由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2增大,P 2＝U 22R,P 2随之增大,而P 2＝P 1,又P 1＝U 1I 1,从而I 1增大,A 正确； S 由b 合到a 时,与上述情况相反,P 2应减小,B 正确；P 上滑时,R 增大,因P 2＝U 22R ,所以P 2减小,又P 1＝P 2,P 1＝U 1I 1,从而I 1减小,C 错误；U 1增大,由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2增大,所以P 2增大,因而I 2增大,由I 1I 2＝n 2n 1,所以I 1也增大,D 正确．]上例中,若保持输送功率不变,S 合在a 处,使P 上滑时,则U 1、I 1如何变化？提示：由P ＝I 22R 知,R 增大,I 2减小,故I 1减小．又由P ＝U 1I 1知,U 1增大．两类理想变压器的动态分析问题(1)原、副线圈匝数比不变,分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是R →I 2→P 2→P 1→I 1.(2)负载电阻不变,分析各物理量随原、副线圈匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.[跟进训练]2．(多选)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表,副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节,如图所示,在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑片．原线圈两端接在电压为U的交流电源上．则( )A．保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变小B．保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表的读数变大C．保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变大D．保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表的读数变小AC[在原、副线圈匝数比一定的情况下,变压器的输出电压由输入电压决定．因此Q位置不变时,输出电压不变,此时P向上滑动,副线圈电路总电阻增大,则输出电流减小,输入电流也减小,故电流表的读数变小,故A正确,B错误；P位置不变,将Q向上滑动,则输出电压变大,输出电流变大,输入电流也变大,则电流表的读数变大,故C正确,D错误．]变压器和分压器变压器和分压器都能起到改变电压的作用,但二者有着本质区别,如图所示．1．变压器是一种电感性仪器,是根据电磁感应原理工作的；而分压器是一种电阻性仪器,是根据电阻串联分压原理工作的．2．变压器只能改变交流电压,不能改变直流电压；而分压器既可改变交流电压,也可改变直流电压．3．变压器可以使交流电压升高或降低；而分压器不能使电压升高．4．对于理想变压器,电压与线圈匝数成正比,即U ab∶U cd＝n1∶n2；而对于分压器,电压与电阻成正比,即U ef∶U gh＝R ef∶R gh.5．若在cd 间、gh 间分别接入负载电阻R 0后,对于变压器,U cd 不随R 0的变化而变化；而对于分压器,U gh 将随R 0的增大而增大,随R 0的减小而减小．6．理想变压器工作时,穿过铁芯的磁通量是一定的,线圈两端的电压遵循法拉第电磁感应定律,两线圈中存在E 1＝n 1ΔΦΔt ,E 2＝n 2ΔΦΔt.而分压器工作时,回路电流为定值,遵循欧姆定律,即U ef ＝IR ef ,U gh ＝IR gh .7．理想变压器的输入功率随输出功率的变化而变化,且始终相等,即P 入＝P 出；而分压器空载时,输入功率P 入＝I 2R ef 不变．【例3】如图甲、乙所示电路中,当A 、B 接10 V 交变电压时,C 、D 间电压为4 V,M 、N 接10 V 直流电压时,P 、Q 间电压也为4 V ．现把C 、D 间接 4 V 交流,P 、Q 间接 4 V 直流,下面哪个选项可表示A 、B 间和M 、N 间的电压( )A ．10 V 10 VB ．10 V 4 VC ．4 V 10 VD ．10 V 0B [对于题图甲,当A 、B 作为输入端,C 、D 作为输出端时,相当于一个降压变压器,两边电压之比等于两边线圈的匝数之比,当C 、D 作为输入端,A 、B 作为输出端时,相当于一个升压变压器,电压比也等于匝数比,所以C 、D 接4 V 交流时,A 、B 间将得到10 V 交流．题图乙是一个分压电路,当M 、N 作为输入端时,上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比．但是当把电压加在P 、Q 两端时,电流只经过下面那个电阻,上面的电阻中没有电流,两端也就没有电势差,即M 、P 两点的电势相等．所以当P 、Q 接4 V 直流时,M 、N 两端的电压也是4 V ．][跟进训练]3.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈,原、副线圈都只取该线圈的某部分．一升压式自耦调压变压器的电路如图所示,其副线圈匝数可调．已知变压器线圈总匝数为1 900匝；原线圈为1 100匝,接在有效值为220 V 的交流电源上．当变压器输出电压调至最大时,负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流有效值为I 1,负载两端电压的有效值为U 2,且变压器是理想的,则U 2和I 1分别约为( )A ．380 V 和5.3 AB ．380 V 和9.1 AC ．240 V 和5.3 AD ．240 V 和9.1 AB [对理想变压器,原、副线圈功率相同,故通过原线圈的电流I 1＝P U 1＝2 000220A≈9.1 A ,负载两端电压即为副线圈电压,由U 1n 1＝U 2n 2,即220 V 1 100＝U 21 900,可得U 2＝380 V,故选项B 正确．]1．[物理观念]变压器的构造、变压器的原理．2．[科学思维]理想化方法构建变压器模型．3．[科学思维]掌握理想变压器的电压与匝数的关系,并能用它解决相关问题．4．[科学思维]掌握理想变压器的功率关系,并能推导出原、副线圈的电流关系．5．[科学探究]了解探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验方法,经历探究过程,分析现象得出探究结果．1．对理想变压器作出的判断正确的是( )A ．高压线圈匝数多、电流大、导线粗B ．低压线圈匝数少、电流小、导线细C ．高压线圈匝数多、电流大、导线细D ．低压线圈匝数少、电流大、导线粗D [电压高的匝数多,电流小,用细线．电压低的匝数少,电流大,用粗线．]2．关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是( )A ．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B ．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C ．穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D ．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈C [通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的,由于面积S 不变,故磁通量Φ变化,A错误；因理想变压器无漏磁,故B错误；由互感现象知C正确；线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能,原、副线圈通过磁场联系在一起,故D错误．]3．(多选)理想变压器正常工作时,原、副线圈中的电流为I1、I2,电压为U1、U2,功率为P1、P2,关于它们之间的关系,下列说法中正确的是( )A．I1由I2决定B．U2与负载有关C．P1由P2决定D．以上说法都不正确AC[对理想变压器的电流关系可写成I1＝n2n1I2,即原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；同理,由U1U2＝n1n2知,副线圈中的电压由原线圈中的电压决定；功率关系为：负载用多少,原线圈端就输入多少,因此选项A、C正确,B错误．]4．(多选)如图是一个理想变压器的示意图,在它正常工作时关于其说法正确的是( )A．副线圈中的电动势是因为电磁感应而产生的B．输送的电能经变压器先转化为磁场能,再转化为电能C．输送的电能经变压器先转化为电场能,再转化为电能D．输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去AB[变压器的原理是原线圈的电流发生变化,从而引起副线圈中磁通量变化,产生电动势,故A正确；变压器电能的输送是电能经变压器先转化为磁场能,再转化为电能输送到副线圈电路中,故B正确,C、D错误．]。