人教版选修11 变压器 第1课时 教案.docx

3.4变压器一、教学目标(一)知识与技能(1)了解变压器的构造及工作原理。(2)掌握理想变压器的电压与匝数间关系。(3)掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。(二)过程与方法(1)通过观察演示实验，培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。(2)从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。(3)从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。(三)情感态度与价值观(1)通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。(2)让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。(3)培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度。二、学习重点、难点、及解决办法 1.重点：变压器工作原理及工作规律。2.难点：(1)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压与匝数关系。(3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义。3.解决办法(1)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压与匝数间的关系。(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。三、课时安排1课时四、用具准备可拆式变压器、学生电源、交流电压表、导线若干、学生电源、小灯泡五、学生活动设计1.通过参与演示实验观察、数据处理、得出结论的全过程，使学生获得新知识。2.通过提问引发学生思考，并应用学到的知识来解决实际问题。3.通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。六、教学过程(一)引入新课在实际应用中，常常需要改变交流电的电压。大型发电机发出的交流电，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。各种用电设备所需的电压也各不相同。电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 v的电压，机床上的照明灯需要36 v的安全电压。一般半导体收音机的电源电压不超过10 v，而电视机显像管却需要10000 v以上的高电压。变压器就是改变交流电压的设备。这节课我们学习变压器的有关知识。(二)新课学习1.变压器原理：出示可拆变压器，仔细学生观察，变压器主要由哪几部分构成？变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.一个线圈跟电源连接，叫原线圈(初级线圈)，另一个线圈跟负载连接，叫副线圈(次级线圈).两个线圈都是绝缘导线绕制成的.铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：2.实验探究(1)变压器的作用问题1：按照书上所给的电路图接好线路，引导学生从电磁感应方面入手说明小灯泡为什么会亮？解释变压器的工作原理：由于原线圈中通的是交变电流，因而铁芯中的磁通量是变化的，这样副线圈当中产生感应电动势使的小灯泡亮了。变压器通过闭合铁芯，利用电磁感应现象实现了：电能磁场能电能的转化问题2：变压器为什么能改变电压？根据法拉第电磁感应原理感应电动势与线圈匝数成正比。这样只要副线圈的匝数多感应电动势就大，匝数少感应电动势就小。问题3：原副线圈的匝数，与原副线圈中的电压有着什么样的定量关系？(2)探究变压器两个线圈的电压关系1.设计实验电路2.将不同的原副线圈接入线路测出线圈当中的电压添入下表：原线圈匝数n1副线圈匝数n2原线圈电压u1副线圈电压u2n1/ n2u1/u21003002 v1004002 v3004004 v4004006 v4001008 v4001004 v从实验填写上表，并引出：说明变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比：3.给不同的效果的变压器起名：(1)当n2 n1 时，u2u1 升压变压器(2)当n2 n1时，u2 u1降压变压器(三)例题1.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 v的正弦交流电源上，如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为u，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则()au66 v，k bu22 v，kc. u66 v，k du22 v，k解析：选a设原线圈中电流为i1，原、副线圈电压比3，原、副线圈电流比，由欧姆定律可得，副线圈回路中电阻两端电压ui2r，联立解得u66 v。电阻消耗功率pi2r，由于，所以原、副线圈回路中电阻消耗功率的比值为，选项a正确。例题3.一输入电压为220 v，输出电压为36 v的变压器副线圈烧坏了，为获知此变压器原副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原来线圈接到220 v交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1 v，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()a1 100,360b1 100,180c2 200,180 d2 200,360解析：选b对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得n11 100，变压器烧坏前，同理n2180，故b正确。例题3.如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为12；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为220 v，额定功率为22 w；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用u和i分别表示此时电压表和电流表的读数，则()au110 v，i0.2 abu110 v，i0.05 acu110 v，i0.2 adu110 v，i0.2 a解析：选a由于灯泡正常发光，故灯泡两端电压(即副线圈两端电压)为u2220 v，通过灯泡的电流(即副线圈中的电流)为i20.1 a。根据理想变压器电压关系u1u2n1n2，得u1110 v，电流关系i1i2n2n1，得i0.2 a，则uu1110 v，ii10.2 a。故选项a正确。(四)小结：1.变压器的构造：由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上的原、副线圈组成，或称初级、次级线圈。2.电路符号；3.变压器的作用：升高或降低交流电压，且4变压器的工作原理：电磁感应(五)作业：1.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为201，两个标有“12 v,6 w”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的)的示数分别是()a120 v,0.10 ab240 v,0.025 ac120 v,0.05 a d240 v,0.05 a思路点拨解答本题时可按以下思路分析：解析由于灯泡正常发光，所以u212 v，根据 解得u1240 v；两个灯泡均正常发光，i221 a，根据解得i10.05 a，故d正确。答案d 2一理想变压器原、副线圈匝数之比n1n2115，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图所示。副线圈仅接入一个10 的电阻，则()a流过电阻的电流是20 ab与电阻并联的电压表的示数是100 vc经过1 分钟电阻发出的热量是6103 jd变压器的输入功率是1103 w解析：选d由电压的有效值和最大值的关系得u1220 v。根据理想变压器电压与匝数的关系，得u2u1220 v100 v，故电压表的示数是100 v，b错误；i2 a10 a，a错误；1 分钟内电阻发出的热量qi2rt1021060 j6104 j，c错误；变压器的输入功率等于输出功率，即p入p出u2i210010 w1103 w，故d正确。3(多选)如图所示理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b。当输入电压u为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光。下列说法正确的是()a原、副线圈匝数比为91b原、副线圈匝数比为19c此时a和b的电功率之比为91d此时a和b的电功率之比为19解析：选ad设灯泡的额定电压为u0，输入电压为灯泡额定电压的10倍时灯泡正常发光，则变压器原线圈的电压为9u0，变压器原、副线圈的匝数比为91，选项a正确，选项b错误；由9u0iau0ib得，流过b灯泡的电流是流过a灯泡电流的9倍，根据pui，a、b灯泡的电功率之比为19，选项c错误，选项d正确。4.如图所示，理想变压器原线圈匝数为n11 000 匝，两个副线圈匝数分别为n250 匝和n3100 匝，l1是“6 v2 w”的灯泡，l2是“12 v4 w”的灯泡，当原线圈接正弦交变电流时，两灯泡均正常发光，那么原线圈中的电流为()a. a b. ac. a d. a解析：选c由电压关系解得u1120 v，原线圈的输入功率为p入u1i1pl1pl2解得i1 a，c正确。5.如图所示，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。当开关s接通时，以下说法中不正确的是()a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上的电压增大c通过灯泡l1的电流减小d原线圈中的电流增大思路点拨 解析由于输入电压不变，所以当s接通时，理想变压器副线圈m、n两端输出电压不变。并联灯泡l2，总电阻变小，由欧姆定律i2知，流过r的电流增大，电阻上的电压urir增大。副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率i1u1i2u2得，i2增大，原线圈输入电流i1也增大。umn不变，ur变大，所以ul1变小，流过灯泡l1的电流减小。答案a6.理想变压器的原线圈连接电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过触头q调节，在副线圈输出端连接了定值电阻r0和滑动变阻器r，在原线圈上加一电压为u的交流电，如图所示。下列情况可能出现的是()a若q位置不变，将p向上滑动，u变大b若q位置不变，将p向上滑动，电流表的读数变大c若p位置不变，将q向上滑动，电流表的读数变大d若p位置不变，将q向上滑动，变压器的输入功率不变解析：选c当理想变压器的输入电压u，以及原、副线圈的匝数比不变时，副线圈两端的电压也不变，a项错；由p出知r增大时，输出功率减小，又由p入p出得原线圈中的电流表读数要减小，b项错；q向上滑动时，u增大，而负载电阻不变，则输出功率要增大，即输入功率也要增大，原线圈中的电流就要增大，c项对，d项错。7.如图所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使()a原线圈匝数n1增加b副线圈匝数n2减少c负载电阻r的阻值增大d负载电阻r的阻值减小解析：选d由，p出可得p出又因为p入p出，所以p入分析可得选项d正确。8如图所示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，r0为定值电阻，r为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表a1的示数增大了0.2 a，电流表a2的示数增大了0.8 a，则下列说法正确的是()a电压表v1示数增大b电压表v2、v3示数均增大c该变压器起升压作用d变阻器滑片是沿cd的方向滑动解析：选d由于变压器原线圈的电压不变，因此电压表v1、v2的读数均不变，选项a、b均错误；由题意可知，该变压器起降压作用，选项c错误；由于副线圈的电压不变，电流表a2的示数增大，根据欧姆定律可知负载的电阻变小，所以滑动变阻器连入电路的阻值变小，选项d正确9.在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器。如图所示的四个图中，能正确反映其工作原理的是()解析电流互感器是测电流的，应串联在火线上，故b、d错误。由变压器电流关系n1i1