[理学]54_变压器双层次导学方案.doc

5.4 变压器导学方案 学习要求1. 知道几种常见变压器的构造，理解变压器的工作原理。2. 探究理想变压器的原、副线圈中电压与匝数关系，电流与匝数关系。3. 了解变压器在生活中的应用。4. 体会理想化模型在物理学研究中的重要性。学习重难点 重点：探究原副线圈电压和匝数的关系 难点：理想变压器电压与匝数的关系的分析推导 【 基础层次问题】1、 变压器的原理【思考与讨论】 1.把两个没有导线相连的的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上。小灯泡可能发光吗？说出你的道理。 2.如果是接到直流电源的两端呢？【自学】P4完成以下问题： 1.变压器：是改变_的电器设备,由_和两个绕在铁芯上的线圈组成,其中与电源连接的叫_,与负载连接的叫_.2.变压器的工作原理：变压器的工作基础是_现象,原线圈中的交变电流所激发的磁场不仅穿过_,也同时穿过_.变化的磁场在_中产生_. 1.知道变压器的结构 2.变压器的工作基础: 变压器符号： 【探究】变压器线圈两端的电压与匝数的关系问题一 由于互感现象，没有漏磁，原、副线圈中具有相同的磁通量，磁通量的变化率有什么特点？问题二 根据法拉第电磁感定律，原线圈中的感应电动势E1=_，副线圈中的感应电动势E2=_问题三 由上面知：原副线圈中的感应电动势之比有什么关系？问题四 在实际中，我们往往不计原、副线圈的电阻，则原副线圈两端的电压分别为U1=_, U2=_，因此有=_ 2、 电压与匝数的关系电流通过变压器线圈时会发热，铁芯在交变磁场作用下也会发热（为什么？），变压器工作时有能量损失。没有能量损失的变压器叫_,该式只适用于理想变压器=1.由上面探究（及实验和理论分析）表明：原副线圈的电压之比，等于_，即 2. 讨论：（1）若n1n2，则有 _这样的变压器叫_ （2）若n1n2，则有 _ 这样的变压器叫_ 实际应用中需要改变交流电压的场合很多，根据实际需要调整合适的电压，有了变压器，交流的电压容易改变，故交流得到了广泛的应用。【自主检测】1. 变压器为什么不改变恒定电流的电压？2. 为了安全，机床上照明电灯用的电压是36v，这个电压是吧380V的电压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1140匝，副线圈是多少匝？3. 当变压器一个线圈的匝数已知时，可以用下面的方法测量其它线圈的匝数：把被测线圈作为原线圈，用匝数已知的线圈作为副线圈，通入交流，测出两线圈的电压，就可以求出被测线圈的匝数。已知副线圈有400匝，把原线圈接到220V的线路中，测得副线圈的电压是55V，求原线圈的匝数。3、 互感器（P42 科学漫步） 【自学】1. 电压互感器的特点及其作用2. 电流互感器的特点及其作用 【课后探究】如果电流互感器的效率为100%，试推导两个线圈中电流之比与它们的圈数之比的关系。【思考题】1. 变压器中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，哪个线圈应该使用较粗的导线？为什么？2.图5.4-9是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有太大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？【迁移应用层次问题】1.(1)变压公式是由电磁感应原理推导出来的;(2)在忽略原、副线圈电阻的情况下，U1=E1，U2=E2，E1和E2是两线圈产生的感应电动势，U1和U2是线圈两端的电压；(3)U1和U2的大小与副线圈的负载无关；(4)若变压器有两个副线圈，则有,或.2.电流关系：据输入功率等于输出功率I1U1=I2U2及知.(1)变压器的输入功率决定于输出功率，即用多少给多少;(2)若变压器有两个副线圈，则有I1n1=I2n2+I3n3.1.理想变压器的规律（1）理想变压器原副线圈电压关系：，若有多个副线圈，则有=（2）功率关系：根据能量守恒有P入=P出，I1U1=I2U2，或I1U1=I2U2+I3U3+（3）电流关系：电流关系是由功率关系决定的.定量：I1n1=I2n2或I1n1=I2n2+I3U3+定性：因P入随P出的变化而变化，故I1随I2的变化而变化，当I2=0时，I1很小.变压器高压圈匝数多而导线细，低压圈匝数少而导线粗，是区别高低压线圈的方法.2.常用变压器的类型自耦变压器、调压变压器、互感器（电压互感器、电流互感器）.【能力检测】负载发生变化时，判断电流和电压如何变化，先要由判断U2是否变化，再根据U2及负载电阻变化的情况，由欧姆定律确定线圈中的电流I2的变化情况；最后再由P入=P出判断原线圈中电流的变化情况.【典题变式1】 如图5-4-5甲所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开，当S接通时，以下说法中正确的是( )图5-4-5A.副线圈两端M、N的输出电压减小 B.副线圈输电线等效电阻R上的电压降增大C.通过灯泡L1的电流减小 D.原线圈中的电流增大 方法点拨：考查变压器的电流与匝数的关系时，若从电压与匝数的关系分析，不容易得出结论，因为变压器原线圈两端的电压与总的输入电压不相等，输入电压等于灯A两端的电压和原线圈两端电压之和，所以对待问题要灵活处理.【典题变式2】 如图5-4-6