人教版高中物理選擇性必修第二冊(cè)教案設(shè)計(jì)：3.3《變壓器》

1、第3章交變電流第3節(jié)變壓器本節(jié)課程是學(xué)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(guān)系，會(huì)用能量的觀點(diǎn)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(jìn)一步體會(huì)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(guān)系的過(guò)程，進(jìn)一步提高科學(xué)探究的能力。在實(shí)驗(yàn)中要養(yǎng)成避免觸電和安全使用電表的習(xí)慣，養(yǎng)成尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)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(guān)系，會(huì)用能量的觀點(diǎn)理解變壓器的工作原理?！究茖W(xué)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(jìn)一步體會(huì)建立理想模型這種思維方法?！究茖W(xué)探究】經(jīng)歷探究變壓

2、器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系的過(guò)程，進(jìn)一步提高科學(xué)探究的能力。通過(guò)對(duì)實(shí)際問(wèn)題的分析，掌握推導(dǎo)理想變壓器原、副線圈中電流與匝數(shù)的關(guān)系的思路和方法，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)中的科學(xué)推理。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】在實(shí)驗(yàn)中要養(yǎng)成避免觸電和安全使用電表的習(xí)慣，養(yǎng)成尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度。通過(guò)對(duì)自耦變壓器、電壓互感器、電流互感器的工作原理、裝置特點(diǎn)、接入電路特點(diǎn)及其作用的分析，深刻理解與運(yùn)用理想變壓器的相關(guān)知識(shí)，體會(huì)科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)三者的關(guān)系，逐步形成良好的科學(xué)態(tài)度?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】變壓器的工作原理和理想變壓器的變壓規(guī)律，會(huì)推導(dǎo)理想變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系【教學(xué)難點(diǎn)】通過(guò)所學(xué)知識(shí)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(diǎn)。一、【引入新課】引導(dǎo)學(xué)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(duì)交變電流的作用二、【進(jìn)行新課】1.引導(dǎo)學(xué)生觀察圖表思考問(wèn)題我們國(guó)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(shè)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(jī)床上的照明燈36V掃描儀12V防身器3000V手機(jī)充電器4.2V4.4V5.3V黑白電視機(jī)顯像管幾萬(wàn)伏錄音機(jī)6V9V12V彩色電視機(jī)顯像管十幾萬(wàn)伏2.引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)常見變壓器并了解變壓器的構(gòu)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(gòu)造：閉合鐵芯

4、：絕緣硅鋼片疊合而成原線圈(初級(jí)線圈)：與交流電源相連的線圈叫做原線圈也叫初級(jí)線圈副線圈(次級(jí)線圈)：與負(fù)載相連的線圈叫做副線圈也叫次級(jí)線圈(1)原線圈(初級(jí)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(jí)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(wèn)題引導(dǎo)學(xué)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(gè)小燈泡，通電后，小燈泡會(huì)發(fā)光嗎，為什么？如果將原線圈改接為交流電源，小燈泡會(huì)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(xué)電磁感應(yīng)時(shí)，我們做過(guò)一個(gè)“探究感應(yīng)電流產(chǎn)

5、生條件”的實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)線圈也不在同一個(gè)回路中，當(dāng)原線圈電流發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，副線圈中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流。在這些實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)線圈之間是相互影響的，這就我們學(xué)習(xí)過(guò)的互感現(xiàn)象。變壓器與這個(gè)情境相類似，本質(zhì)上也是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是一個(gè)互感過(guò)程。從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)看，是原線圈處電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化成了磁場(chǎng)能，副線圈處磁場(chǎng)能又轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，實(shí)現(xiàn)了能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。 簡(jiǎn)化圖4.引入互感現(xiàn)象中的能量傳輸關(guān)系變壓器能輸送電能是利用了電磁感應(yīng)。在原線圈上由變化的電流激發(fā)了一個(gè)變化的磁場(chǎng)，即電場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)變成磁場(chǎng)的能量；通過(guò)鐵芯使這個(gè)變化的磁場(chǎng)幾乎全部穿過(guò)了副線圈，于是在副線圈上產(chǎn)生了感應(yīng)電流，磁場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)化成

6、了電場(chǎng)的能量。 5.引出理想變壓器的定義現(xiàn)實(shí)中的變壓器：1由于漏磁，通過(guò)原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴(yán)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(chǎn)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(gè)理想化模型。本章涉及的習(xí)題不做特殊說(shuō)明我們一般認(rèn)為是理想變壓器。6.引入實(shí)驗(yàn)并引導(dǎo)學(xué)生開始探究實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(jié)：可見，閉合鐵芯可以將更多的磁感線限制在其內(nèi)，形成一個(gè)閉合的磁路。盡量減小磁場(chǎng)能的散失。功率關(guān)系理想變壓器無(wú)能量損失，所以輸入功率等于輸出功率。頻率關(guān)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(guān)系4.電壓關(guān)系實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄孔儔浩髟?、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)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(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，由于電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場(chǎng)也不斷變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，副線圈就存在輸出電壓。實(shí)驗(yàn)器材可變?cè)褦?shù)的變壓器(鐵芯)、多用電表、220V交流電源、導(dǎo)線若干。實(shí)

8、驗(yàn)步驟1要先估計(jì)被測(cè)電壓的大致范圍，再選擇恰當(dāng)?shù)牧砍?，若不知道被測(cè)電壓的大致范圍，則應(yīng)選擇交流電的最大量程進(jìn)行測(cè)量。2把兩個(gè)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(cè)量輸出電壓。U1=220V n1=1600匝實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)注意事項(xiàng)1要事先推測(cè)副線圈兩端電壓的可能值。2通電時(shí)不要用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱。3為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋測(cè)試，大致確定電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。7.師生總結(jié)

9、：誤差允許范圍內(nèi)：誤差產(chǎn)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(cuò)誤；又I2，I2增大，R應(yīng)減小，故滑片應(yīng)沿cd方向滑動(dòng)，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(fù)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(shuō)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(guò)負(fù)載電阻的電流I2 A2 A，則副線圈的輸出功率PU2I21102 W220 W，原線圈