2020年高中物理 5.4 变压器教案 3-2

第四节变压器

教学目标：

（一）知识与技能

1、认识生活中的变压器

2、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、通过探究锻炼动手能力和处理数据的能力

（二）过程与方法

1、做好教材中“思考与讨论”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

2、通过观察和分析，让学生明确变压器的基本结构和工作原理

3、通过实验，探究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

1、通过教师的引导及对问题探究中的相互交流、讨论，促进师生之间、生生之间的合作互动，使学生实现知识和能力的协调发展。

2、通过一定数量的科学探究，学生经历与科学研究工作相近或相似的过程，从中获取知识和技能，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

教学方法：启发、讨论、讲授

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，学生变压器教学过程：

（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，变压器由哪几部分组成？它又是怎样工作的呢？

（二）新课教学

1、变压器的结构

演示实验1：拆开可拆变压器的各组成部分，让学生观察．然后把可拆变压器的两个线

圈分别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意图及电路图，如图1所示．结合图示和实物介绍变压器各部分的名称．

图1

2、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，副线圈两端为何会有电压而使灯泡发光呢？请同学们用以前所学的知识解释产生这一现象的原因和过程．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，这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。如果副线圈两端连着负载，副线圈中就会产生感应电流。互感现象是变压器工作的基础。

师：这时的副线圈就可以作为电源使用，当把用电器接在副线圈两端时，副线圈电路中就出现电流．若从能的转化角度看，变压器是怎样转化和传输能量的？

生：原线圈输入的电能先转化成原副线圈中的交变磁场能，再转化成变压器副线圈输出的电能．

师：那么，为什么说铁芯是变压器的重要组成部分？

演示实验2 使可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，如图2所示，接在副线圈两端的小灯泡亮度从较小到正常发光．

图2

生：若无铁芯或铁芯不闭合时，原线圈中的磁感线只有一小部分贯穿副线圈，大部分漏失在外，有了闭合铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，贯穿副线圈，大大增强了变压器传输电能的作用

师：可见，漏失的磁感线不能起到传输电能的作用．有了闭合铁芯后，漏失的磁感线大大减少，但能完全避免漏失吗？

生：不能，仍会有一小部分磁感线漏失在周围空间．

学生实验：直流电源接在原线圈两端，小灯泡还能亮吗？调节直流电压的大小呢？

3、实验探究变压器输出电压和哪些因素有关

(1)、提出问题：变压器输出电压与哪些因素有关？

(2)、猜想与假设：

①演示实验3 如图3所示，将绝缘导线逐渐绕上铁芯，小灯泡逐渐变亮；将导线逐圈拉出，小灯泡逐渐变暗．让学生观察后分析得出结论．

图3

②演示实验4、调节输入电压的大小和改变原线圈的匝数，观察小灯泡亮度的变化

猜想：变压器的输出电压U2可能与输入电压U1,与原、副线圈的匝数N1,N2有关

(3)、制定计划：

①、保持N1和U1不变，研究U2和N2的关系

②、保持N2和U1不变，研究U2和N1的关系

③、保持N1和N2不变，研究U2和U1的关系

(4)、进行实验与收集数据

次数方法N1N2U1U2

1 控制N1，U1相同

2

3

4

5 控制N2，U1相同

6

7 控制N1，N2相同

8

9

10

(5)交流讨论，归纳总结：原副线圈上的电压与其匝数成正比，即Ｕ1／Ｕ2＝ｎ1／ｎ2．

4、理论上推导出理想变压器Ｕ1／Ｕ2＝ｎ1／ｎ2

①因无漏磁，通过原、副线圈的磁通量及其变化率都相等，即

Φ1＝Φ2，ΔΦ1＝ΔΦ2．

②原、副线圈产生的感应电动势分别为

1＝ｎ1（ΔΦ1／Δｔ），2＝ｎ2（ΔΦ2／Δｔ）．

③因原、副线圈没有电阻，原副线圈两端电压与电动势的关系分别为

Ｕ1＝1，Ｕ2＝2．

④由此可得出原副线圈的电压与匝数的关系为

Ｕ1／Ｕ2＝ｎ1／ｎ2．

总结：实验和理论推导得出了相同的结论，前提是无漏磁和线圈无电阻

5、引导学生思考：

什么情况下变压器可以用作升压使用？什么情况下变压器可以用作降压使用？当ｎ1＞ｎ2时，Ｕ1＞Ｕ2，作降压变压器使用；

当ｎ1＜ｎ2时，Ｕ1＜Ｕ2，作升压变压器使用。

学生实验：体验变压器的升压和降压的原理！

课堂小结：

(1)、变压器的基本结构及其工作原理

(2)、变压器原、副线圈的匝数与电压的关系

作业：完成问题与练习