《变压器》教学设计

第四节《变压器》教学设计

一、教学思路

“变压器”的教学围绕“变压器为什么能改变电压”变压器是怎样改变电压、电流等问题为线索来展开教学过程，采用定性分析和定量相结合，理论推导和实验验证相结合的方法，先使学生理解互感现象，再通过学生探究活动，验证电压与匝数的关系，邂逅通过法拉第电磁感应定推导出电压与线圈匝数之间存在的关系。

教材分析：教材是落实课程标准、实现教学目标的重要载体，新教材的特点之一是“具有基础性、丰富性和开放性。”即学习内容是基础而丰富的，呈现形式是丰富而开放的。本节教材配有小实验，思考与讨论，简明扼要的文字说明，贴近生活的图片生动而形象，开阔眼界的科学漫步。教材对变压器原理的表述比较浅，在处理时要将这部分内容情境化，将静态知识动态化，利于学生理解透彻。学生分析：学生通过前面《电磁感应》整章的学习，已经对磁生电以及涡旋电流有了基本的掌握，在《交流电》前两节的学习，对交流电的特点也比较清楚，已经基本具备了学习变压器这一节内容的必备知识。但对变压器原线圈两端的电压与原线圈产生的电动势大小关系这一知识点比较欠缺，在教学中需作出补充提示。

二、教学目标

1、知识与技能：

１）知道变压器的基本构造

２）理解变压器的工作原理

３）探究并应用变压器的各种规律

2、过程与方法：

１）能熟练应用控制变量法解决多变量问题

２）进一步掌握科学探究的一般思路

3、情感态度与价值观：

１）通过实验探究，体会科学探索的过程，激发探究物理规律的兴趣

２）通过真实操作和记录，获得团队合作精神的体验和实事求是的科学态度

三、教学重难点

教学重点：变压器工作原理及工作规律．

教学难点：（l）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．

重难点的突破措施：

（l）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．四、教学媒体

变压器模型、学生电源、闭合铁芯、小灯泡、导线、多媒体等

五、教学过程

（一）知识回顾：

1、什么是互感现象？

2、利用互感现象可以把从一个线圈传递到另一个线圈，变压器就是利用制成的。

首先通过两个问题复习前面学过的电磁感应知识，给学生知识上的准备，

（二）新课讲授

1、新课导入

2、实验探究变压器的变压规律

（1）引导学生讨论探究的方案

猜测原副线圈的电压与什么因素有关,由法拉第电磁感应定律公式可能想到与线圈匝数有关.

实验仪器为学生电源(低压交流12V),可拆变压器,多用电表(交流电压档);设计并画出实验电路图;设计实验操作步骤;记录实验数据,可以设计一个表格.

（2）学生分组实验----控制变量法

保持原线圈电压和匝数不变,改变副线圈匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响;

保持原线圈电压和副线圈匝数不变,改变原线圈匝数,研究原线圈匝数对副线圈电压的影响.

(3) 引导学生分析数据,并归纳出:原线圈电压和匝数不变时,副线圈匝数越多,U2 越大.原线圈电压和副线圈匝数不变时,原线圈匝数越少,副线圈电压越高.在实验误差范围内,原副线圈电压比跟原副线圈的匝数比成正比.

3、理论推导

（1）理想变压器模型的建立

在变压器的电磁感应过程中,电能和磁能的相互转化是最主要的因素,而伴随而来的损耗是一些次要因素.为了研究的方便,我们突出主要因素,忽略次要因素.这是科学研究的一种常用方法.那么我们可以把实际的变压器抽象成理想变压器——一个没有能量损耗的理想变压器.

（2）变压器主副线圈电压、电流、功率关系推导

法拉第电磁感应定律的应用（回避源电动势和反电动势叠加的过程、相位差问题），注意两边磁通量相等--

E 1 = n 1t

∆∆Φ E 2 = n 2t

∆∆Φ

2

1

E E =2

1n n

对于理想变压器，导线电阻可以忽略，故 U 1 = E 1 ，U 2 = E 2 （副线圈看成一个电源，电动势等于路端电压）。所以

2

1

U U =2

1n n

即：理想变压器原副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数比。 如果n2＞n1 ，则输出电压高，称升压变压器； 如果n2＜n1 ，则输出电压低，称降压变压器。 思考：如果原线圈通入的是直流电，能否实现变压？ 功率和电流关系 功率 P 1 = P 2

电流

2

1I I =

1

2

n n 分组讨论1：讨论右图所示变压器的电压、功率和电流的关系 （结论：

2

1U U =2

1n n ，3

1U U =3

1n n ；P 1 = P 2 + P 3 ；n 1I 1 = n 2I 2 + n 3I 3）

分组讨论2：讨论右图所示变压器的电压、功率&电流的关系（设两个副线圈的磁通分配相同） （结论：

2

1U U =

2

1n n 2，3

1U U =

3

1n n 2；P 1 = P 2 + P 3 ；2n 1I 1 = n 2I 2 + n 3I 3）

小结：从以上的探讨我们发现，变压器的电压关系和电流关系并不是用一个正比和反比可以简单地概括，而是会随着变压器结构

的改变而改变，但是，万变不离其宗，能量守恒定律和法拉第电磁感应定律总是适用的。 4、规律应用

【例1】理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n 1=2200匝、n 3=440匝，电源电压为U 1=220V ，n 3上连接的负载电阻R=8.8Ω， n 2上连接的灯泡“110V 110W ”正常发光。求原线圈中的电流I 1和n 2。

n 3 R

n 2 L 220V

n 1