高中物理《變壓器》教案2 新人教版必修1

1、變壓器教學(xué)目標(biāo)：知識與技能：（1）知道變壓器的構(gòu)造（2）理解互感現(xiàn)象，理解變壓器的工作原理。（3）理解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問題。（4）理解理想變壓器原、副線圈中電流與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析解決有關(guān)問題。（5）知道課本中介紹的幾種常見的變壓器。過程與方法：（1）用電磁感應(yīng)去理解變壓的工作原理，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識的能力。（2）講解理想變壓器使學(xué)生了解建立物理模型的意義.（抓主要因素，忽略次要因素，排除無關(guān)因素）情感、態(tài)度與價值觀：（1）使學(xué)生體會到能量守恒定律是普遍適用的。（2）培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點：變壓器工作原理 教學(xué)難點：變壓器是

2、如何將原線圈的電能傳輸給副線圈的教學(xué)過程：新課導(dǎo)入：在實際應(yīng)用中，常常需要改變交流的電壓。大型發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流，電壓有幾萬伏，而遠(yuǎn)距離輸電卻需要高達(dá)幾十萬伏的電壓。各種用電設(shè)備所需的電壓也各不相同。一般的家用電器需要220 V的電壓，動力用電需380V電壓，機(jī)床上的照明燈需要36 V的安全電壓，而電視機(jī)顯像管卻需要10000 V以上的高電壓。交流便于改變電壓，以適應(yīng)各種不同需要。變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備。這節(jié)課我們學(xué)習(xí)變壓器的有關(guān)知識。新課教學(xué)：（一） 變壓器的原理：1、構(gòu)造：出示可拆變壓器，引導(dǎo)學(xué)生觀察，變壓器主要由哪幾部分構(gòu)成？變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成。一個線圈跟電

3、源連接，叫原線圈（初級線圈），另一個線圈跟負(fù)載連接，叫副線圈（次級線圈）。兩個線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。2、工作原理：演示實驗：原線圈接交流電源，副線圈接小燈泡，小燈泡發(fā)光。在原線圈上加交變電壓U1，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量。這個交變的磁通量既穿過原線圈，也穿過副線圈，在原、副線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)副線圈接負(fù)載時，副線圈相當(dāng)于交流電源向負(fù)載供電。在副線圈中產(chǎn)生交變電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，這個交變磁通量既穿過副線圈，也穿過原線圈，在原、副線圈中同樣要引起感應(yīng)電動勢。在原副線圈中由于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)

4、象?；ジ鞋F(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)。從能量轉(zhuǎn)化的角度，變壓器是把電能轉(zhuǎn)化為磁場能，再將磁場能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。由于互感現(xiàn)象，盡管兩個線圈之間沒有導(dǎo)線相連，電能卻可以通過磁場從原線圈到達(dá)副線圈。問：變壓器的鐵芯起什么作用？如果無鐵芯，并排放置的原副線圈也發(fā)生互感現(xiàn)象，但原副線圈所激發(fā)的交變磁場的磁感線只有一小部分穿過對方，漏失的磁感線不會在原副線圈中傳送電能。如有鐵芯，由于磁化，絕大部分磁感線集中在鐵芯內(nèi)部，大大提高了變壓器的效率。變壓器對恒定電流不能變壓。因為變壓器接入恒定電流，在鐵芯中不會產(chǎn)生交變的磁通量，沒有互感現(xiàn)象出現(xiàn)。（二）理想變壓器：沒有漏磁及發(fā)熱損失的變壓器，即沒有能量損失的變壓器叫理

5、想變壓器。1、實驗探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系：（1）保持原線圈匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，研究其對副線圈電壓的影響；（2）保持副線圈匝數(shù)不變，改變原線圈的匝數(shù)，研究其對副線圈電壓的影響；2、推導(dǎo)理想變壓器的變壓比公式：設(shè)原線圈的匝數(shù)為N1，副線圈的匝數(shù)為N2，在不考慮鐵芯漏磁的情況下，穿過原、副線圈的磁通量變化率相同。在原副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為： ， ， ；對于理想變壓器，不考慮原、副線圈的電阻，則，；時，變壓器使電壓升高，這種變壓器叫做升壓變壓器；時，變壓器使電壓降低，這種變壓器叫做降壓變壓器；當(dāng)有幾組副線圈時，有：3、功率關(guān)系：對于理想變壓器，不考慮能量損失，有；4、電流

6、關(guān)系：當(dāng)只有一個副線圈時，當(dāng)有多個副線圈時，問：繞制原副線圈的導(dǎo)線粗細(xì)一樣嗎？粗細(xì)不一樣。高壓線圈匝數(shù)多而通過的電流小，用較細(xì)的導(dǎo)線；低壓線圈匝數(shù)少而通過的電流大，用較粗的導(dǎo)線。需注意的幾個問題：（1）變壓器輸出電壓與輸入電壓的頻率相等。（2）當(dāng)理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)不變時，如果變壓器的負(fù)載發(fā)生變化，確定其他物理量時，依據(jù)以下原則：輸入電壓決定輸出電壓；，當(dāng)不變時，不論負(fù)載電阻是否變化，都不會改變。輸出電流決定輸入電流；在輸入電壓一定的情況下，輸出電壓也被確定。當(dāng)負(fù)載電阻R減小時，增大，則相應(yīng)增大；當(dāng)負(fù)載電阻R增大時，減小，則相應(yīng)減小；輸出功率決定輸入功率；理想變壓器的輸入功率與輸出功率相

7、等。在輸入電壓一定的情況下，輸出電壓也被確定。當(dāng)負(fù)載電阻R增大時，減小，減小，輸入功率也相應(yīng)的減??；當(dāng)負(fù)載電阻R減小時，增大，增大，輸入功率也相應(yīng)的增大；（三）幾種常見的變壓器：（1）自耦變壓器：如圖所示是自耦變壓器的示意圖。這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有一個線圈，如果把整個線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，將可以降低電壓；如果把線圈的一部分作原線圈，這個線圈作副線圈，就可以升高電壓。（2）調(diào)壓變壓器：屬于自耦變壓器。構(gòu)造如圖所示，線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，AB之間加上輸入電壓，移動滑動觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。（3）互感器：交流電壓表和電流表都有一定的量度范圍，不能直接測量高

8、電壓和大電流?？梢杂米儔浩靼迅唠妷鹤兂傻碗妷海蛘甙汛箅娏髯兂尚‰娏??；ジ衅鞣譃殡妷夯ジ衅骱碗娏骰ジ衅鲀煞N。用來把高電壓變成低電壓。原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈上接上交流電壓表，根據(jù)電壓表測得的電壓和銘牌上標(biāo)明的變壓比（），就可以算出高壓電路中的電壓。為了工作安全，電壓互感器的鐵殼和副線圈應(yīng)該接地。用來把大電流變成小電流。它的原線圈串聯(lián)在被測電路中，副線圈上接入交流電流表。根據(jù)電流表測得的電流和銘牌上標(biāo)明的變流比（），可以算出被測電路中的電流。如果被測電路是高壓電路，為了工作安全，同樣要把電流互感器的外殼和副線圈接地。例1、如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1：n2=4：1，當(dāng)導(dǎo)體棒在

9、勻強(qiáng)磁場中向左做勻速直線運動切割磁感線時，電流表A1的示數(shù)是12mA，則電流表A2的示數(shù)為（ B ）A、2mAB、0mAC、48mAD、與負(fù)載R的值有關(guān)解析：變壓器不能工作在恒定電壓和恒定電流的電路，導(dǎo)體棒向左勻速切割磁感線時，在原線圈中通過的是恒定電流，不能引起副線圈磁通量的變化，在副線圈中無感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，所以A2中無電流通過。例2、如圖所示，理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)之比為n1：n2=4：1，原線圈回路中的電阻A與副線圈回路中的負(fù)載電阻B的阻值相等。a、b端加一交流電壓后，兩電阻消耗的電功率之比PA：PB=_，兩電阻兩端的電壓之比UA：UB=_。解析：原、副線圈中的電流之比：，例3、如圖

10、所示，（a）是一理想變壓器的電路連接，（b）是在原線圈兩端所加的電壓隨時間變化的關(guān)系圖象，已知原副線圈的匝數(shù)比為10：1，電流表A2的示數(shù)為2A，開關(guān)S斷開，求：（1）變壓器輸入功率和電壓表的示數(shù)；（2）將開關(guān)S閉合，定性分析電路中三只電表的示數(shù)變化情況。解析：（1）由圖（b）可知電壓的有效值U1=200V，由得副線圈電壓=20V，變壓器的輸入功率P1等于P2，P1=P2=U2I2=20×2=40W。（2）將S閉合，U2不變，即電壓表示數(shù)保持為20V不變，由于負(fù)載增多，負(fù)載的總電阻減小，電流表A2的示數(shù)增大，副線圈的輸出功率增加，原線圈的輸入功率隨之增加，電流表A1的示數(shù)增大。例4、

11、如圖所示，理想變壓器有兩個副線圈，原線圈1接220V的交流電源，副線圈2的匝數(shù)為30匝，兩端并有“12V、12W”的燈泡L正常發(fā)光，副線圈3的輸出電壓為110V，接有電阻R，通過R的電流為0.4A，求：（1）副線圈3的匝數(shù)n3；（2）原線圈1的匝數(shù)n1和通過它的電流I1。解析：理想變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比，輸入功率等于輸出的總功率，對于有幾個副線圈的情況也成立，但存在多個副線圈時電流關(guān)系要從功率關(guān)系來確定。（1）由得=275匝（2）由得=550匝由P1=P2+P3=（12+110×0.4）W=56W得原線圈中的電流=0.255A例5、在繞制變壓器時，某人將兩個線圈在如圖所示變壓器鐵芯的左右兩個臂上。當(dāng)通以交流電時，每個線圈產(chǎn)生的磁通量都一半通過另一個線圈，另一半通過中間的臂。已知線圈1、2的匝數(shù)之比為。在不接負(fù)載的情況下（ BD ）A、當(dāng)線圈1輸入電壓為220V時，線圈2輸出電壓為110VB、當(dāng)線圈1輸入電壓為220V時