交變電流教案

5.1交變電流教學目標（一）知識與技能1．使學生理解交變電流的產(chǎn)生原理，知道什么是中性面。2．掌握交變電流的變化規(guī)律及表示方法。3．理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準確含義。（二）過程與方法1．掌握描述物理量的三種基本方法（文字法、公式法、圖象法）。2．培養(yǎng)學生觀察能力，空間想象能力以及將立體圖轉(zhuǎn)化為平面圖形的能力。3．培養(yǎng)學生運用數(shù)學知識解決物理問題的能力。（三）情感、態(tài)度與價值觀通過實驗觀察，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)良好的學習習慣，體會運用數(shù)學知識解決物理問題的重要性教學重點、難點重點:交變電流產(chǎn)生的物理過程的分析。難點:交變電流的變化規(guī)律及應用。教學方法演示法、分析法、歸納法。教具手搖單相發(fā)電機、小燈泡、示波器、多媒體教學課件、示教用大的電流表教學過程（一）引入新課出示單相交流發(fā)電機，引導學生首先觀察它的主要構(gòu)造。演示：將手搖發(fā)電機模型與小燈泡組成閉合電路。當線框快速轉(zhuǎn)動時，觀察到什么現(xiàn)象?這種大小和方向都隨時間做周期性變化電流，叫做交變電流。（二）進行新課1、交變電流的產(chǎn)生為什么矩形線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時線圈里能產(chǎn)生交變電流？多媒體課件打出下圖。當abcd線圈在磁場中繞OO′軸轉(zhuǎn)動時，哪些邊切割磁感線?ab與cd。當ab邊向右、cd邊向左運動時，線圈中感應電流的方向沿著a→b→c→d→a方向流動的。當ab邊向左、cd邊向右運動時，線圈中感應電流的方向如何?感應電流是沿著d→c→b→a→d方向流動的。線圈平面與磁感線平行時，ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直，即兩邊都垂直切割磁感線，此時產(chǎn)生感應電動勢最大。線圈轉(zhuǎn)到什么位置時，產(chǎn)生的感應電動勢最小?當線圈平面跟磁感線垂直時，ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行，即不切割磁感線，此時感應電動勢為零。利用多媒體課件，屏幕上打出中性面概念：（1）中性面——線框平面與磁感線垂直的位置。（2）線圈處于中性面位置時，穿過線圈Φ最大，但=0。（3）線圈越過中性面，線圈中I感方向要改變。線圈轉(zhuǎn)一周，感應電流方向改變兩次。2．交變電流的變化規(guī)律設(shè)線圈平面從中性面開始轉(zhuǎn)動，角速度是ω。經(jīng)過時間t，線圈轉(zhuǎn)過的角度是ωt，ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt，如右圖所示。設(shè)ab邊長為L1，bc邊長L2，磁感應強度為B，這時ab邊產(chǎn)生的感應電動勢多大?eab=BL1vsinωt=BL1·ωsinωt=BL1L2sinωt此時整個線框中感應電動勢多大?e=eab+ecd=BL1L2ωsinω做感應電動勢的峰值，根據(jù)部分電路歐姆定律，電壓的最大值Um=ImR，電壓的瞬時值U=Umsinωt。電動勢、電流與電壓的瞬時值與時間的關(guān)系可以用正弦曲線來表示，如下圖所示：3．幾種常見的交變電波形（三）課堂總結(jié)、點評本節(jié)課主要學習了以下幾個問題：1．矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流。2．從中性面開始計時，感應電動勢瞬時值的表達式為e=NBSωsinωt，感應電動勢的最大值為Em=NBSω。3．中性面的特點：磁通量最大為Φm，但e=0。（四）實例探究交變電流的圖象、交變電流的產(chǎn)生過程【例1】一矩形線圈，繞垂直于勻強磁場并位于線圈平面內(nèi)的固定軸轉(zhuǎn)動，線圈中的感應電動勢e隨時間t的變化如圖所示。下面說法中正確的是（）A．t1時刻通過線圈的磁通量為零B．t2時刻通過線圈的磁通量的絕對值最大C．t3時刻通過線圈的磁通量變化率的絕對值最大D．每當e轉(zhuǎn)換方向時，通過線圈的磁通量的絕對值都為最大交變電流的變化規(guī)律【例2】在勻強磁場中有一矩形線圈，從中性面開始繞垂直于磁感線的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生的交變電動勢可以表示為e=Emsinωt。現(xiàn)在把線圈的轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，試分析并寫出現(xiàn)在的交變電動勢的峰值、交變電動勢的瞬時值表達式，畫出與其相對應的交變電動勢隨時間變化的圖象。分析物理圖象的要點：一看：看“軸”、看“線”、看“斜率”、看“點”、看“截距”、看“面積”、看“拐點”，并理解其物理意義。二變：掌握“圖與圖”“圖與式”和“圖與物”之間的變通關(guān)系。三判：在此基礎(chǔ)上進行正確的分析和判斷。綜合應用【例3】如圖所示，勻強磁場的磁感應強度B=2T，匝數(shù)n=6的矩形線圈abcd繞中心軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，角速度ω=200rad/s。已知ab=0.1m，bc=0.2m，線圈的總電阻R=40Ω，試求：（1）感應電動勢的最大值，感應電流的最大值；（2）設(shè)時間t=0時線圈平面與磁感線垂直，寫出線圈中感應電動勢的瞬時值表達式；（3）畫出感應電流的瞬時值i隨ωt變化的圖象；（4）當ωt=30°時，穿過線圈的磁通量和線圈中的電流的瞬時值各是多大？（5）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過的過程中，感應電動勢的平均值是多大？5.2描述交變電流的物理量板面設(shè)計１．交變電流的周期和頻率（1）周期：（2）頻率：（3）周期和頻率的關(guān)系：２．交變電流的峰值和有效值（1）交變電流峰值（Im、Em、Um）：（2）交變電流有效值（I、E、U）：1）有效值：2）正弦交流電有效值與最大值的關(guān)系３.課堂小結(jié)４．作業(yè)教學過程一、復習引入新課上節(jié)課我們研究了矩形線圈在勻強磁場中轉(zhuǎn)動，線圈中會產(chǎn)生正弦交流電。[師問]如何描述線圈中交變電流的變化規(guī)律呢?[生答]1、公式法：從中性面開始計時， 2、圖象法：如圖所示[師問]試確定時刻，圖象坐標與線圈轉(zhuǎn)動位置的對應關(guān)系？[生答]線圈轉(zhuǎn)過的角度分別為：0、、、、。[教師指出]線圈轉(zhuǎn)動一整圈，交變電流就完成一個周期性變化。這說明，線圈轉(zhuǎn)動速度越快，交變電流周期性變化的越快。交變電流與恒定電流比較具有不同的特點，用那些量來描述交變電流呢？二、講解新課首先考慮用什么物理量來描述交變電流變化的快慢呢？1．交變電流的周期和頻率。交變電流跟別的周期性過程一樣，是用周期或頻率來表示變化快慢的。（1）周期：我們把交變電流完成一次周期性變化所需的時間，叫做交變電流的周期。周期用T表示，單位是s。（2）頻率：交變電流在1s內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)，叫做交變電流的頻率。頻率用f表示，單位是Hz。（3）周期和頻率的關(guān)系是：[說明]①我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中用的交變電流周期是0.02S，頻率是50Hz，電流方向每秒鐘改變100次。②交變電流的周期和頻率跟發(fā)電機轉(zhuǎn)子的角速度有關(guān)。越大，周期越短、頻率越高。[演示實驗]把小燈泡接在手搖交流發(fā)電機模型的輸出端。當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由小增大時，我們看到，小燈泡發(fā)光的閃爍頻率也由小增大，當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大到一定程度，由于交變電流的大小和方向變化太快，由于人眼存在視覺暫留的緣故，所以眼睛已不能分辨燈光的閃爍。這就是為什么照明電是交變電流，而電燈亮時看不見一閃一閃的原因。２．交變電流的峰值和有效值（1）交變電流峰值（Im、Em、Um）：指交變電流各個參量一個周期內(nèi)所能達到的最大值。表示交變電流的強弱或電壓的高低。實際中需要考慮。例如：電容器接在交流電路中，應需要知道交變電壓的最大值，電容器的額定電壓應高于交變電壓的最大值，否則電容器有可能被擊穿。（2）交變電流有效值（I、E、U）：[思考與討論]如圖所示的電流通過一個R=1Ω的電阻，它不是恒定電流。(a)、怎樣計算通電1s內(nèi)電阻R中產(chǎn)生的熱量?解析：圖象反映的交變電流可以分為4段。前半個周期中，0---0.2S內(nèi)，可看成電流大小為1A的恒定電流，0.2S---0.5S內(nèi)，可看成電流大小為2A的恒定電流.后半個周期的電流與前半個周期方向相反，但產(chǎn)生熱量相同。交流電的熱量：（b）如果有一個大小、方向都不變的恒定電流通過電阻R，也能在1s內(nèi)產(chǎn)生同樣的熱，這個電流是多大?恒定電流的熱量：[教師指出]1）有效值：（抓三個相同）讓交流與恒定電流通過相同的電阻，如果它們在一個周期內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，把恒定電流的值叫做這個交變電流的有效值。2）正弦交流電有效值與最大值之間的關(guān)系[說明]交流用電設(shè)備上所標的額定電壓和額定電流是有效值；交流電壓表和交流電流表的示數(shù)是有效值；交變電流的數(shù)值在無特別說明時都是指有效值。交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應來規(guī)定的。引入有效值的的概念便于把處理恒定電流的一些方法拓展到交流電中。練習1試寫出我國生活用電的規(guī)律表達式？[學生]V[析]生活用電的有效值U=220V，頻率f=50Hz，所以V，Hz。又表達式可得。練習2現(xiàn)有一交流電隨時間而變化的圖象，其中電流的正值為正弦曲線的正半周，其最大值為4A，則該交流電的有效值為多大?[學生板演做題步驟，教師點評]解析：交變電流一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量恒定電流的熱量由有效值定義知解之A三、課堂小結(jié)：周期或頻率：表示交變電流變化的快慢。有效值：表示交變電流的熱效應。正弦交變電流有效值與最大值存在著一定的關(guān)系。5.3電感和電容對交變電流的影響學習目標1、理解為什么電感對交變電流有阻礙作用；2、知道用感抗來表示電感，電感對交變電流阻礙作用的大小，知道感抗與哪些因素有關(guān)；3、知道交變電流能通過電容，知道為什么電容器對交變電流有阻礙作用；4、知道用容抗來表示電容對交變電流阻礙作用的大小，知道容抗與哪些因素有關(guān)。學習重點1、電感對交變電流的阻礙作用大小及感抗與哪些因素有關(guān)；2、電容對交變電流的阻礙作用大小及容抗與哪些因素有關(guān)。學習難點交變電流能夠通過電容器的本質(zhì)。實驗器材學生電源、電池組、電感線圈、小燈泡、電容器、導線若干。學習過程一、創(chuàng)設(shè)情境，導入新課設(shè)問：交流電與直流電的區(qū)別有什么？實驗：激發(fā)學生的學習興趣。二、自主、合作、探究（一）、電感對交變電流的阻礙作用畫出三個實驗電路圖，請學生連接實驗電絡圖（1）（2）（3）（1）（2）（3）三個電路圖中交流電源與直流電源的電動勢相同。A1、A2、A3為三個完全相同的小燈泡。閉合電鍵，讓學生觀察A1、A2、A3亮度。教師提問：觀察A1、A2、A3亮度情況學生回答實驗現(xiàn)象：A1、A2亮度相同，A3較暗。教師提問：這說明什么？學生回答：這表明電感對直流電沒有阻礙作用，對交流電有阻礙作用。教師引入：那為什么會發(fā)生這種現(xiàn)象呢？教師點撥：上一章我們學習了一種特殊的電磁感應現(xiàn)象——自感現(xiàn)象。（讓學生回想自感現(xiàn)象）學生回答：自感現(xiàn)象是由于導體本身的電流發(fā)生變化，而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象。教師點撥：本實驗中當線圈通入交變電流時，線圈中的電流大小和方向時刻變化，在線圈中會產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流變化。板書：電感對交變電流的阻礙作用大小，用感抗來表示。思考提高：感抗的大小與哪些因素有關(guān)。看課本219頁，找學生回答。感抗的大小總與線圈的自感系數(shù)和交流電的頻率有關(guān)。線圈自感系數(shù)越大交變電流頻率越高，電感對交變電流的阻礙作用就越大，感抗也就越大。.（二）、自感現(xiàn)象的應用學生看課本219頁，關(guān)于低頻扼流圈的部分，總結(jié)其構(gòu)造：線圈繞在鐵芯上，匝數(shù)多，自感系數(shù)大，電阻較小。作用：通直流阻交流?？凑n本219-220頁關(guān)于高頻扼流圈的部分，總結(jié)：構(gòu)造：線圈繞在鐵氧體芯上或空心，匝數(shù)少，自感系數(shù)小。作用：通低頻，阻高頻。學以致用：1、如圖，白熾燈和電感線圈串聯(lián)后接在交流電源的兩端，當交流電源的頻率增加時（）A、線圈感抗增加B、線圈感抗減少C、電燈變暗D、電燈變亮答案：（A、C）2、電容對交變電流的作用畫出兩個實驗電路圖，讓學生連接實驗電路圖。A1（1）（2）（1）（2）兩個電路中交流電源與直流電源電動勢相同，A1、A2、為兩個完全相同的小燈泡，閉合電鍵，讓學生觀察A1、A2、的亮暗情況。教師：實驗現(xiàn)象？學生：A1不亮，A2亮。教師：說明什么？學生：A1不亮說明直流不能通過電容器，A2亮說明交流電可以通過電容器。A2比A3亮說明電容器對交流電有阻礙作用。自主探究：為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。學生看書總結(jié)：電容器有“通交流，隔直流”的作用。電容器實質(zhì)是電容交替進行充放電，導致導線中有電流，通過用電燈有電亮則燈亮。畫出兩個實驗電路圖，讓學生連接實驗電路圖。A1A（1）（2）教師：比較A1、A2亮度情況。學生：A1比A2亮，則電容對交流有阻礙作用，電容對交流的阻礙作用的大小，用容抗XC表示?？偨Y(jié)：影響容抗大小的因素，看課本220頁，交流電的頻率和電容器的電容大小，電容器的電容越大，交流的頻率越高，電容器對交流的阻礙作用就越小，容抗越小。學以致用：在圖中所示的電路中，C為電容器，R為燈泡，電流總內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻無窮大，若保持交流電源的電壓的有效值不變，只將電源頻率增大，下列說法中正確的有（）A、電流表示數(shù)增大B、電壓表示數(shù)增大C、燈泡變亮D、燈泡變暗答案（C）（三）總結(jié)電感和電容對交流的阻礙作用既與電感、電容有關(guān)，還與交流的頻率有關(guān)，這種關(guān)系為：電感：通直流，阻交流；通低頻，阻高頻。電容：通交流，隔直流；通高頻，阻低頻。5.4變壓器素質(zhì)教育目標知識教學點1．了解變壓器的構(gòu)造及工作原理。2．掌握理想變壓器的電壓、電流與匝數(shù)間關(guān)系。3．掌握理想變壓器工作規(guī)律并能運用解決實際問題。能力訓練點1．

通過觀察演示實驗，培養(yǎng)學生物理觀察能力和正確讀數(shù)的習慣。2．

從變壓器工作規(guī)律得出過程中培養(yǎng)學生處理實驗數(shù)據(jù)及總結(jié)概括能力。3．

從理想變壓器概念引入使學生了解物理模型建立的基礎(chǔ)和建立的意義。德育滲透點1．通過原副線圈的匝數(shù)與繞線線徑關(guān)系中體會物理學中的和諧、統(tǒng)一美。2．讓學生充分體會能量守恒定律的普遍性及辯證統(tǒng)一思想。3．培養(yǎng)學生尊重事實，實事求是的科學精神和科學態(tài)度。重點、難點、疑點及解決辦法重點變壓器工作原理及工作規(guī)律。難點(1)理解副線圈兩端的電壓為交變電壓。(2)推導變壓器原副線圈電流與匝數(shù)關(guān)系。(3)掌握公式中各物理量所表示對象的含義。疑點變壓器鐵心是否帶電即如何將電能從原線圈傳輸出到副線圈。解決辦法(1)通過演示實驗來研究變壓器工作規(guī)律使學生能在實驗基礎(chǔ)上建立規(guī)律。(2)通過理想化模型建立及理論推導得出通過原副線圈電流與匝數(shù)間的關(guān)系。(3)通過運用變壓器工作規(guī)律的公式來解題使學生從實踐中理解公式各物理量的含義。三、課時安排3課時教具準備可拆式變壓器、投影交流電流表(2只)、投影交流電壓表(2只)、導線若干學生電源、小電珠(5只、2.5V，0.3A)、電鍵(4只)學生活動設(shè)計1．通過參與演示實驗觀察、數(shù)據(jù)處理、得出結(jié)論的全過程，使學生獲得新知識。2．通過提問引發(fā)學生思考，并應用學到的知識來解決實際問題。4．通過練習掌握公式的應用及理解公式各物理量的含義。六、教學過程(一)明確目標通過實驗得出變壓器工作規(guī)律并能運用解決實際問題。(二)整體感知這節(jié)內(nèi)容承上啟下，它是電磁感應知識與交變電流概念的綜合應用，體現(xiàn)出了交變電流的優(yōu)點，為電能輸送奠定了基礎(chǔ)。(三)重點、難點的學習與目標完成過程1．引入新課幻燈打出一組數(shù)據(jù)從以上表格可看到各類用電器額定工作電壓往往不同，可我們國家民用統(tǒng)一供電均為220V，那這些元件是如何正常工作的呢？出示已拆錄音機，指出變壓器。這就靠我們這節(jié)將要學習的變壓器來實現(xiàn)升壓、降壓，從而使我們各類用電器在供電電壓220V以下都能正常工作。出示可拆式變壓器2．講授新課我們先來了解變壓器的構(gòu)造，請同學觀察實物并回答變壓器由哪些部分組成。變壓器由一個閉合鐵心和兩個繞在鐵心上的線圈組成。閉合鐵心是由極薄彼此絕緣的硅鋼片疊壓而成，(實物呈現(xiàn)，各組由前往后傳)現(xiàn)在我們用符號來表示變壓器。強調(diào)線圈必須繞在鐵心其中與電源連接叫原線圈，也叫初級線圈。另一個與負載連接叫副線圈，也叫次級線圈。接下來我們再來研究變壓器的工作原理。原副線圈都是用絕緣導線繞成，原副線圈彼此間沒有直接關(guān)系。但閉合鐵芯使原副線圈發(fā)生了聯(lián)系。原線圈輸入交變電壓，則原線圈中就有交變電流，請同學們思考鐵芯閉合與沒有閉合兩種情況的磁感線分布圖。當鐵芯閉合，原線圈產(chǎn)生的磁感線幾乎全部分布在鐵芯內(nèi)部。當鐵芯不閉合副線圈通過的磁通量減少。由于原線圈中通的是交變電流，因而鐵芯中的磁通量是變化的，這樣副線圈兩端有電壓嗎？為什么[演示]因為通過副線圈的磁通量也發(fā)生變化那副線圈兩端電壓U2變化嗎？為什么？感應電動勢大小與磁通量變化快慢有關(guān)，那副線圈的磁通量變化均勻嗎？如果通過線圈的磁通量均勻變化時，線圈中產(chǎn)生的感應電動勢大小不變。副線圈中的磁通量做周期性變化，所以U2為交變電壓?？偨Y(jié)如下～U1—～l1—～Φ—～U2從能量角度看，顯然變壓器不能產(chǎn)生電能，它只是通過交變磁場傳輸電能。電能——磁場能——電能變壓器能改變直流電壓嗎？為什么？不能?？赡苡胁糠謱W生難以理解，可分析若為直流情況，鐵芯中有磁感線但鐵芯中的磁通量不變。即通過副線圈的磁通量不變。∴U2＝0[演示]按圖2原線圈接直流電壓10V，則請學生觀察伏特表的讀數(shù)。我們接下來討論副線圈兩端電壓U2與原線圈兩端電壓U1有什么關(guān)系？(部分學生可能只認為與副線圈匝數(shù)n2有關(guān))接下來，請大家來看演示實驗。拿出儀器逐個向?qū)W生介紹，并連接好電路如下。那如何來設(shè)計我們記錄的數(shù)據(jù)表格呢？在學生設(shè)計基礎(chǔ)上在黑板上作出表格如下請兩位學生上臺來操作，大家積極參與讀數(shù)，共同完成以上表格。在此過程注意學生讀數(shù)是否準確(估讀問題)，并及時加以糾正。學生完成后，請兩位學生手摸鐵芯。如何處理數(shù)據(jù)？引導學生觀察記錄數(shù)據(jù)，體會可能存在電壓與匝數(shù)成正比。由計算結(jié)果能得出什么結(jié)論？在實驗誤差范圍內(nèi)，原副線圈的電壓與原副線圈的匝數(shù)成正比磁感線分布原副線圈完全一致嗎？有一部分磁感線從閉合鐵芯中漏失。使得副線圈磁感線分布疏于原線圈的磁感線分布。[演示]按圖4接好電路，請學生觀察鐵芯閉合時與鐵芯斷開時小電珠的亮度差別。鐵芯不閉合，燈明顯變暗。由上述可知，通過原線圈的電流不變，若副線圈通過的磁通量減少(漏磁)則副線圈兩端的電壓減少。由于漏磁使得能量有損失。同時因為原副線圈的繞線有阻值，當電流流過時也有內(nèi)能產(chǎn)生，使得電能損失?！郟入＞P輸同時由于通過鐵芯的磁感線反復磁化時也產(chǎn)生焦耳熱(請加以證明)，組成變壓器鐵芯的硅鋼片不是一整塊，而是極薄的一片一片疊壓而成，就是為了減少這部分的內(nèi)能損失。原副線圈有電阻通過電流時也會產(chǎn)生焦耳熱。所以P入＞P輸．一只變壓器如果磁感線沒有漏失，線圈和鐵芯都不發(fā)熱，那么這只變壓器便是無電能損耗的理想變壓器。在這種情況下，變壓器輸出電功率必然等于輸入電功率。即P入=P出理想化是科學研究中常用的重要方法，其要領(lǐng)是“分清主次，抓住主要矛盾”。建立理想變壓器模型，不僅有理論上的意義，而且為提高實際變壓器效率指出了方向。上臺板演，教師批改，注意規(guī)范問題。解設(shè)變壓器原副線圈匝數(shù)分別為n1n2，端電壓為U1U2，通過的電流為I1、I2則：P入＝U1I1P出=U2I2又∵理想變壓器∴P入＝P出∴U1I1＝U2I2變壓器工作時，通過原線圈和副線圈中的電流跟它們的匝數(shù)成反比當原副線圈匝數(shù)一定，原線圈電流隨副線圈電流增大怎么變化呢？我們來看以下演示實驗實驗電路出示幻燈其中n1＝1600匝，n2＝400匝A．請學生觀察隨著K閉合的增加，觀察的變化情況，并思考為什么？幾乎不變。隨著閉合的燈泡增多，副線圈所接的電阻變小，電壓不變，所以電流增大。或者B．將副線圈的匝數(shù)改為200匝，請學生觀察燈的亮度，并說明為什么？C．將原線圈的匝數(shù)改為800匝，請學生觀察燈的亮度，并說明為什么？D．若A1允許通過電流為3安培，則副線圈至多可接幾盞小電珠？E．若A1改為同規(guī)格的小電珠，則當S1、S2、S3、S4均閉合且4只小電珠正常發(fā)光，則由A1所改的小電珠會燒毀嗎？為什么？公式應用必須靈活，結(jié)合實際。一定要注意公式中各物理量的含義，不能張冠李戴。U1、U2指原副線圈兩端的電壓，I1、I2指通過原副線圈的電流強度。斷開電源，將變壓器拆下，問剛才是哪個為原線圈，哪個作為副線圈。降壓變壓器，所以：n2＜n1?？扇绾稳ヅ袆e匝數(shù)的多少？出示原副線圈實物。降壓變壓器由于原副線圈的電阻不為零，所以總有電能損耗P損=I2R，降壓變壓器哪個通過線圈電流大？為什么？P入=P出即U1I1＝U2I2∵U1＞U1∴I1＜I2副線圈的通過的電流大，則為了減少電能的損耗，所以必須減少線徑相對小些(經(jīng)濟，重量)。這樣高壓線圈匝數(shù)多，線徑小，低壓線圈電流大，匝數(shù)少，線徑大。將變壓器原副線圈非常和諧地繞在鐵芯上，非常美觀。反之則不符合物理規(guī)律，也不美觀?！净A(chǔ)知識精講】課文全解一、變壓器1．定義：用來改變交流電壓的設(shè)備，稱為變壓器．說明：變壓器不僅能改變交變電流的電壓，也能改變交變電流的電流，但是不能改變恒定電流．2．構(gòu)造：變壓器由一個閉合鐵芯（是由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成的）和兩個線圈（用絕緣導線繞制）組成的．原線圈：和交流電源相連接的線圈（匝數(shù)為n1）．副線圈：和負載相連接的線圈（匝數(shù)為n2）．許多情況副線圈不只一個．二、理想變壓器1．理想變壓器是一種理想模型．理想變壓器是實際變壓器的近似．理想變壓器有三個特點：（1）鐵芯封閉性好，無漏磁現(xiàn)象，即穿過原、副線圈兩繞組每匝的磁通量Φ都一樣．每匝線圈中所產(chǎn)生感應電動勢相等．（2）線圈繞組的電阻不計，無能損現(xiàn)象．（3）鐵芯中的電流不計，鐵芯不發(fā)熱，無能損現(xiàn)象．說明：大型變壓器能量損失都很小，可看作理想變壓器，本章研究的變壓器可當作理想變壓器處理．2．理想變壓器的變壓原理變壓器工作的原理是互感現(xiàn)象，互感現(xiàn)象即是變壓器變壓的成因．當變壓器原線圈上加上交變電壓，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，這個交變磁通量既穿過原線圈，也穿過副線圈，在原、副線圈中都要引起感應電動勢．如果副線圈電路是閉合的，在副線圈中就產(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)生的互相感應現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象．在變壓器工作時，由于原、副線圈使用同一個鐵芯，因而穿過原、副線圈（每匝）的磁通量Φ及磁通量的變化率均相同，在原、副線圈產(chǎn)生的感應電動勢與它們的匝數(shù)成正比．3．能量轉(zhuǎn)換：變壓器是把電能轉(zhuǎn)化為磁場能又把磁場能轉(zhuǎn)化為電能的裝置．4．理想變壓器的基本關(guān)系（1）輸出功率等于輸入功率P出＝P入，U1I1＝U2I2．（2）原副線圈兩端的電壓跟匝數(shù)成正比，．（3）原副線圈中的電流跟匝數(shù)成反比（僅限一個副線圈），．（4）原副線圈的交變電流的周期T和頻率f相同．5．理想變壓器的三個決定關(guān)系（1）理想變壓器輸出功率決定輸入功率．當副線圈空載時，變壓器的輸出功率為零，輸入功率也為零，并且輸入功率隨著負載的變化而變化．若同時有多組副線圈工作，則U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn成立．（2）理想變壓器副線圈兩端電壓由原線圈兩端電壓和匝數(shù)比所決定．無論副線圈是否有負載，是單組還是多組，每組副線圈兩端電壓與原線圈兩端電壓都滿足＝…．（3）理想變壓器副線圈中的電流決定原線圈中的電流．原線圈中的電流隨副線圈中電流的增大而增大，當有幾組副線圈時，原、副線圈中的電流關(guān)系為n1I1＝n2I2＋n3I3＋…，其中n2、n3…為工作的副線圈的匝數(shù)．說明：（1）理想變壓器工作時，若增加負載，相當于負載電阻減小，從而副線圈中的電流增大，此時原線圈中電流也增大；若減少負載，相當于負載電阻增大，從而副線圈中的電流減小，此時原線圈中的電流減小；若副線圈空載時，副線圈中的電流為零，那么原線圈中的電流也為零．（2）原副線圈如果分別采用雙線繞制，使原副線圈都是由兩個線圈組合而成，當電流通過時，要根據(jù)在線圈中形成的磁通量方向確定其等效匝數(shù)．（3）接在原、副線圈回路中的電表均視為理想電表，其內(nèi)阻的影響忽略不計．三、幾種常用的變壓器1．自耦變壓器（1）自耦變壓器的示意圖如圖17－4－2所示．圖17－4－2（2）特點：鐵芯上只繞有一個線圈．（3）用途：可升高電壓，也可降低電壓．如果把整個線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓（圖17－4－2甲）；如果把線圈的一部分作原線圈，整個線圈作副線圈，就可以升高電壓（圖17－4－2乙）．2．調(diào)壓變壓器（1）構(gòu)造：線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上，如圖17－4－3所示．圖17－4－3（2）變壓方法：AB之間加上輸入電壓U1，移動滑動觸頭P的位置就可以調(diào)節(jié)輸出電壓U2．3．互感器（1）用途：把高電壓變成低電壓，或把大電流變成小電流．（2）分類：①電壓互感器如圖17－4－4所示，用來把高電壓變成低電壓．它的原線圈并聯(lián)在高壓電路中，副線圈上接入交流電壓表．根據(jù)電壓表測得的電壓U2和銘牌上注明的變壓比（U1/U2），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該接地．圖17－4－4圖17－4－5②電流互感器如圖17－4－5所示，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I2和銘牌上注明的變流比（I1/I2）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．問題全解問題1：變壓比、變流比公式的適用范圍．理想變壓器各線圈兩端電壓與匝數(shù)成正比的關(guān)系式，不僅適用于原、副線圈只有一個的情況．而且適用于有多個副線圈的情況．這是因為理想變壓器的磁通量是全部集中在鐵芯內(nèi)的，因此穿過每組線圈的磁通量的變化率是相同的，因而每組線圈中產(chǎn)生的電動勢和匝數(shù)成正比．在線圈內(nèi)阻不計的情況下，線圈兩端的電壓就等于線圈中產(chǎn)生的電動勢，故每組線圈兩端電壓都與匝數(shù)成正比．可見公式是普遍適用的關(guān)系式，既適用于原、副線圈間電壓的計算．也適用于任意的兩個副線圈間電壓的計算，但理想變壓器原、副線圈中電流與匝數(shù)成反比的關(guān)系式只適用于原、副線圈各有一個的情況，一旦有兩個或多個副線圈時，該關(guān)系式便不適用．這種情況下，可應用理想變壓器輸入功率和輸出功率相等的關(guān)系列出關(guān)系式U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn來確定電流間的關(guān)系．問題2：變壓器能否改變直流電壓？變壓器是利用電磁感應原理來改變電壓的裝置．要產(chǎn)生感應電動勢，必有磁通量發(fā)生變化．當原線圈加上交流電時，原線圈產(chǎn)生的交變的磁通量通過副線圈時就產(chǎn)生感應電動勢；若原線圈中通以恒定電流，則在鐵芯中產(chǎn)生恒定的磁通量，副線圈中雖有磁通量通過，但磁通量不變化，因此副線圈中不能產(chǎn)生感應電動勢，當然就不能變壓了．但是，若在原線圈中通以方向不變而大小變化的脈沖電流，同樣也可以達到變壓的目的．汽車、摩托車就是內(nèi)設(shè)一個特殊開關(guān)，產(chǎn)生脈沖電流送入變壓器中，獲得高電壓來提供汽油機的點火電壓的．問題3：變壓器與滑動變阻器變壓的不同．變壓器的工作原理是電磁感應，一般應接交流，能使交流電壓升高或降低．滑動變阻器工作原理是串聯(lián)電阻分壓，可接交流或直流，但只能使電壓降低．問題4：原、副線圈用粗細不同導線繞制的原因．變壓器由兩個線圈組成：一個為原線圈，另一個為副線圈．這兩個線圈的電壓不同．作為高壓線圈的匝數(shù)多、通過的電流小，根據(jù)焦耳定律和節(jié)材原則，應用較細的導線繞制；作為低壓線圈的匝數(shù)少、通過的電流大，根據(jù)焦耳定律和節(jié)能原則，應當用較粗的導線繞制．因此，我們打開變壓器時看到兩個線圈粗細不同，用粗導線繞制的線圈為低壓線圈，用細導線繞制的線圈為高壓線圈．問題5：變壓器能否改變交流電的頻率？對變壓器，當加在原線圈上的交變電壓發(fā)生一個周期變化時，原線圈中的交變電流就發(fā)生一個周期變化，鐵芯中產(chǎn)生的交變磁通量也發(fā)生一個周期變化，副線圈中產(chǎn)生的交變電動勢（電壓）也發(fā)生一個周期變化，因此，變壓器只能改變交流電的電壓及電流，不能改變交流電的頻率．問題6：變壓器是否一定能改變交流電的電壓？變壓器要工作，必須穿過副線圈的磁通量發(fā)生變化．如果穿過副線圈的磁通量不變，則變壓器不能工作（變壓）．如圖17－4－6所示，原線圈導線采用“雙線繞法”．（1）若b、d相接，a、c作為電壓輸入端，兩線圈中形成的磁通量任何時刻方向相反，若彼此作用互相抵消，穿過的磁通量為零，沒有電磁感應現(xiàn)象，此時，“交流不變壓”．（2）b、c相接，a、b作為輸入端，兩線圈中形成的磁通量方向相同，作用相互加強，此時兩線圈的效果相當于一個匝數(shù)為兩線圈匝數(shù)之和的單個線圈，能變壓．（3）若a、c相接，b、d相接后分別接上交流電源，相當于兩匝數(shù)相等（僅討論此情況）的線圈并聯(lián)，電壓跟匝數(shù)的關(guān)系與單個線圈相同（對副線圈同理可討論）．圖17－4－6綜上分析：變壓器不一定都能改變交流電的電壓．

【學習方法指導】［例1］（1998年全國）一理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1＝1100，接在電壓為220V的交流電源上，當它對11只并聯(lián)的“36V，60W”燈泡供電時，燈泡正常發(fā)光，由此可知該變壓器副線圈的匝數(shù)n2＝________，通過原線圈的電流I1＝________A．解題方法：公式法變壓器的規(guī)律用公式表示為:①變壓比公式:（對幾個副線圈的情況也成立）；②變流比公式:（只適用于原、副線圈各一個的情況）．對多個副線圈的情況，利用理想變壓器輸入功率和輸出功率相等的關(guān)系列關(guān)系式．解析:因為11只并聯(lián)的“36V，60W”燈泡正常發(fā)光，所以副線圈輸出的電壓必為36V．由U1/U2＝n1/n2，得n2＝n1＝匝＝180匝．每只燈泡正常發(fā)光時的電流由P2′＝I2′U2′得I2′＝P2′/U2′＝A＝A副線圈中的電流I2＝11×I2′＝A因I1/I2＝n2/n1，故I1＝A＝3A點評：解本題用到的知識，就是理想變壓器的電壓比和電流比這兩個基本公式．只要是處理變壓器的問題一般都離不開這兩個公式，除此之外，還常用“P入＝P出”這一關(guān)系．本題的原線圈電流也可用“P入＝P出”求解．本題的輸出功率P出＝11×60W＝660W，P入＝I1U1＝I1220，故I1＝A＝3A．［例2］如圖17－4－7所示，理想變壓器原副線圈的匝數(shù)比為1∶2，電源電壓為220V，A是額定電流為I0＝1A的保險絲，R為可調(diào)電阻，為不使原線圈中電流超過I1，R的阻值最低不小于多少歐?圖17－4－7解題方法：公式法．解析:由于保險絲的額定電流為I0＝1A，所以原線圈中允許輸入的最大電流I1＝I0＝1A（有效值），則變壓器的最大輸入功率為P1＝U1I1＝220×1W＝220W由，得電阻R兩端電壓為U2＝×220V＝440V由于P入＝P出，則變壓器最大輸出功率P2＝P1＝220W由P2＝，知P2最大時，R最小，則R的最小值為R＝Ω＝880Ω點評:保險絲熔斷屬于電流的熱效應，額定電流I0為有效值．【知識拓展】遷移［例3］（1997年全國）如圖17－4－8所示的甲、乙兩電路中，當a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的交流電壓時，測得c、d間與g、h間的電壓均為110V．若分別在c、d兩端及g、h兩端加上110V的交流電壓，則a、b間及e、f間的電壓分別為圖17－4－8A．220V、220VB．220V、110VC．110V、110VD．220V、0V解析:當a、b間接220V電壓時，c、d間電壓為110V，說明c、d間線圈的匝數(shù)為原線圈匝數(shù)的一半；反過來當c、d間接110V電壓時，a、b間電壓應為220V．當e、f間接220V電壓時，g、h間電壓為110V，說明g、h間電阻為e、f間電阻的一半；當g、h間接110V電壓時，e、g間沒有電流，e、g間電壓為零，所以e、f間電壓與g、h間電壓相等，均為110V．點評:變壓器既可升壓，也可降壓，但滑動變阻器變壓時，只能降壓，不能升壓．求解此題常見的錯誤是不少人受變壓器變壓的影響，認為g、h間接110V電壓時，e、f間電壓也為220V而錯選A．這是沒有搞清楚變壓器變壓與變阻器分壓的區(qū)別所致．［例4］汽車等交通工具中用電火花點燃汽油混合氣，如圖17－4－9所示．已知汽車蓄電池電壓為12V，變壓器匝數(shù)之比為1∶100，當開關(guān)S閉合后，火花塞上電壓為多少？當開關(guān)S從閉合到突然斷開，可為火花塞提供瞬時高電壓，產(chǎn)生電火花．蓄電池提供的是直流電，為什么變壓器的副線圈也能得到高電壓呢？圖17－4－9解析：當開關(guān)S閉合后，變壓器的原線圈中是恒定電流，鐵芯中的磁通量不變，副線圈中沒有感應電動勢，火花塞上電壓為零．當開關(guān)從閉合到突然斷開，鐵芯中磁通量突然變小，在副線圈會產(chǎn)生一個瞬時高電壓（脈沖高電壓可達104V左右），使火花塞產(chǎn)生電火花．點評：（1）解題中很容易出現(xiàn)套用電壓公式求出U2＝1200V的錯誤結(jié)果．排除失誤方法：掌握變壓器的工作原理，副線圈中沒有磁通量變化，不能產(chǎn)生感應電動勢．（2）當開關(guān)突然打開時，副線圈中磁通量突然變?yōu)榱?，Δ?Δt很大，可產(chǎn)生高電壓，與原線圈上電壓是交流還是直流無關(guān)．發(fā)散在變壓器問題中，副線圈上一般都有負載接入，要注意負載變化對電路的影響．如果說負載增大，要知道是指負載的電阻變大；如果說負載增多，因各負載在副線圈上一般為并聯(lián)接入，并聯(lián)負載越多，總電阻越小，故提到負載增多時，要知道是副線圈上所接的總電阻變?。?四)總結(jié)、擴展變壓器不是改變電功率大小的儀器。2．若副線圈為多個，上述的規(guī)律還成立嗎？七、布置作業(yè)1．P123閱讀材料2．P125②③④八、板書設(shè)計第三節(jié)變壓器1．變壓器構(gòu)造2．理想變壓器工作原理～U1→～I1→～Φ→～U2電能→磁場能→電能3．變壓器工作規(guī)律P入=P出U1I1＝U2I2n2＜n1降壓變壓器n1＝n2隔離變壓器低壓線圈n小I大線徑粗5.5電能的輸送教學目標一、知識目標1、知道“便于遠距離輸送”是電能的優(yōu)點之一．知道輸電的過程．了解遠距離輸電的原理．2、理解各個物理量的概念及相互關(guān)系．3、充分理解；；中的物理量的對應關(guān)系．4、知道什么是輸電導線上的功率和電壓損失和如何減少功率和電壓損失.5、理解為什么遠距離輸電要用高壓.二、能力目標1、培養(yǎng)學生的閱讀和自學能力．2、通過例題板演使學生學會規(guī)范解題及解題后的思考．3、通過遠距離輸電原理分析，具體計算及實驗驗證的過程，使學生學會分析解決實際問題的兩種基本方法：理論分析、計算和實驗．三、情感目標1、通過對我國遠距離輸電掛圖展示，結(jié)合我國行政村村村通電報導及個別違法分子偷盜電線造成嚴重后果的現(xiàn)象的介紹，教育學生愛護公共設(shè)施，做一個合格公民．2、教育學生節(jié)約用電，養(yǎng)成勤儉節(jié)約的好習慣．

教學建議教材分析及相應的教法建議1、對于電路上的功率損失，可根據(jù)學生的實際情況，引導學生自己從已有的直流電路知識出發(fā)，進行分析，得出結(jié)論．2、講解電路上的電壓損失，是本教材新增加的．目的是希望學生對輸電問題有更全面、更深人和更接近實際的認識，知道影響輸電損失的因素不只一個，分析問題應綜合考慮，抓住主要方面．但真正的實際問題比較復雜，教學中并不要求深人討論輸電中的這些實際問題，也不要求對輸電過程中感抗和容抗的影響進行深入分析．教學中要注意掌握好分寸．3、學生常常容易將導線上的電壓損失面

與輸電電壓混淆起來，甚至進而得出錯誤結(jié)論．可引導學生進行討論，澄清認識．這里要注意，切不可單純由教師講解，而代替了學生的思考，否則會事倍功半，形快而實慢．4、課本中講了從減少損失考慮，要求提高輸電電壓；又講了并不是輸