高二物理变压器教案

精品文档 1欢迎下载 第四节第四节 变压器变压器 教学目标 1 了解使用变压器的目的 知道变压器的基本构造 知道理想变压器和实际变压器的区别 2 知道变压器的工作原理 会用法拉第电磁感应定律解释变压器的变比关系 3 知道不同种类的变压器 教学重点 变压器的工作原理 互感过程的理解及电压与匝数的关系 教学难点 互感过程的理解 变比关系的推导和理解 教学方法 演示 推理 学生实验 教具 学生电源 可拆变压器 交流电压表 小灯泡 多用电表 交流电压档 教学过程 引入新课引入新课 今天我们要学习的是变压器这一节 在进入新课前 我们来看这样一组数据 投影 用电器用电器额定工作电压额定工作电压用电器用电器额定工作电压额定工作电压 随身听 3V 机床上的照明灯 36V 扫描仪 12V 防身器 3000V 手机充电器 4 2V 4 4V 5 3V黑白电视机显像管 几万伏 录音机 6V 9V 12V 彩色电视机显像管十几万伏 提问 我们发现不同的用电器所需的额定电压是不同的 但是我国民用供电电压均为 220V 怎样 才能让这些工作电压不同的用电器正常工作呢 回答 用我们今天所要学习的设备 变压器 演示实验 出示交流电源 用交流电压表 量程 10V 测其电压为 7V 若想用这个电源来使额定 电压为 3V 的小灯泡正常发光 显然不能直接接电源 我们就可以利用变压器将电源电压降下来 精品文档 2欢迎下载 后再接灯泡 现象 灯泡能够正常发光 这说明变压器是能够改变交流电压的设备 过渡 为什么变压器会有这样的功能呢 就让我们先从变压器的构造说起 一 变压器的构造一 变压器的构造 最典型的变压器是由两个线圈和闭合铁芯构成 展示可拆变压器 左右各有一个线圈套在铁芯上 其中一个与电源相连的称为原线圈 或初 级线圈 另一个与用电器相连的称为副线圈 或次级线圈 线圈是由绝缘的导线绕制的 闭合 的铁芯是由涂有绝缘漆的薄硅钢片叠加而成的 线圈与铁芯彼此绝缘 投影 变压器的示意图 原副线圈的匝数一般是不同的 n1和 n2分别表示原线圈和副线圈的匝数 U1和 U2表示原线圈和副线圈的端电压 提出疑问提出疑问 从前面的实验中看到灯泡能够发光 说明副线圈两端是有电压的 但是线圈和铁芯彼 此绝缘 不可能将原线圈的电能直接传送到副线圈来 那么这个电压是如何产生的呢 其实变压器也是法拉第电磁感应现象的一种应用 我们可以具体来分析变压器是如何工作的 二 变压器的工作原理二 变压器的工作原理 分析 把交变电压加在原线圈上 原线圈中的交变电流产生交变的磁场 将铁芯磁化并在铁芯中 产生交变的磁通量 这个交变的磁通量不但穿过原线圈 也穿过副线圈 所以也在副线圈中激发 感应电动势 如果副线圈两端连着用电器 副线圈中就会产生交变电流 这一交变电流也产生交 变的磁通量 交变的磁通量同样即穿过副线圈也穿过原线圈 所以也都会引起感应电动势 把原 线圈引起的总感应电动势用 E1表示 副线圈引起的总感应电动势用 E2表示 显然 这一过程中原副线圈是互相感应的 我们就把原 副线圈中由于有交变电流而产生的 互相感应的现象 称为互感现象 因此 通过互感现象 副线圈中产生了感应电动势 相当于一个电源可以对外供电了 精品文档 3欢迎下载 提问学生提问学生 若是接直流电源的话 副线圈两端还会有电压吗 演示实验 接直流电时 灯泡不亮 副线圈两端电压为零 从能量的角度解释 接交流电时 由于互感现象原线圈的电能先转化为磁场能再转化为副线圈的 电能 而接直流电时 不能发生这样的能量转化 提问提问 在变压器通过交变磁场传输电能的过程中 闭合铁芯起什么作用 演示实验 取下可拆变压器的一块铁芯 使其不闭合 观察现象 发现灯变暗了 甚至不亮 而重新加上铁芯后 正常发光 说明 若没有铁芯 则磁感线漏失在空间中 只有一小部分穿过另一线圈 而加上铁芯后可以使 磁感县绝大部分集中在铁芯中 使得能量转化的效率大大提高了 三 理想变压器的变压规律三 理想变压器的变压规律 若将漏失的磁通量忽略不计 可认为穿过原副线圈的磁通量相同变化情况也相同 则在每匝线圈 中产生的感应电动势是一样的 但因为原副线圈的匝数不同 则有 E1 n1 E2 n2 t t 由此可得 2 1 E E 2 1 n n 若将原线圈导线电阻忽略不计 则 U1 E1 若将副线圈导线电阻忽略不计 则因为副线圈可以看成一个电源 忽略内阻 电动势等于路端电 压 U2 E2 因此 2 1 U U 2 1 n n 像这样忽略了原副线圈的电阻以及各种电磁能量损失的变压器 称为理想变压器 可见 理想变 压器原副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数比 过渡 对于电压与匝数间的关系我们可以自己动手做实验验证一下 学生实验 1 介绍仪器 4V 学生交流电源 投影 小型变压器 不同于可拆变压器 两个线圈套在一起 每个线圈都标有匝数 铁芯上 下拼成日字形状 使线圈处于铁芯的中间 这样同样能使得穿过原副线圈的磁通量相同 万用表 可以测量交流电压 先使得转动旋钮调在交流电压 10V 量程挡上 读数可以在表盘 上读取 测量时直接用表笔接触接线柱 2 测量 并记录数据 精品文档 4欢迎下载 n1n2n1 n2U1U2U1 U2 601201 2 120602 1 3 提问学生 并得到结论 在误差范围内 有 2 1 U U 2 1 n n 略有误差是因为 此时忽略了原副线圈的电阻和漏磁 如果 n2 n1 则输出电压高 称升压变压器 如果 n2 n1 则输出电压低 称降压变压器 对于理想变压器而言 还有一个重要特点是将铁芯中发热的能量忽略不计 我们知道绕在在 铁芯上的线圈通交流电后会在铁芯中产生涡流 损失能量 但是铁芯如果用薄硅钢片叠加制成的 话 可以使损失大大降低 甚至可以忽略不计 因此 理想变压器输入的电功率等于输出的电功率 即 P1 P2 U1I1 U2I2 由此可得 1 2 1 2 2 1 n n U U I I 所以 理想变压器的原副线圈的电流跟他们的匝数成反比 由这一关系 可知若是高压线圈匝数多 但电流小 可用较细的导线 可以节省材料 若是低压 线圈匝数少但是电流大 就要用较粗的导线 所以 我们可以从导线的粗细来判断其匝数的多少 进而判断使升压变压器还是降压变压器 四 几种常见的变压器四 几种常见的变压器 投影图片 1 自耦变压器 特点 只有一个线圈 滑动头 P 改变位置时 输出电压也会改变 若将整个线圈作原线圈 则 n2 n1为降压变压器 若将整个线圈作副线圈 则 n2 n1为升压变压器 2 互感器 应用 用于将高电压变成低电压 或将大电流变成小电流的变压器 这样可以测量高电压和大电 精品文档 5欢迎下载 流了 电压互感器 要求 原线圈并联进电路 副线圈接交流电压表 原线圈匝数大于副线圈匝数 电流互感器 要求 原线圈串联进电路 副线圈接交流电流表 原线圈匝数小于副线圈匝数 五 小结五 小结 本节课主要学习了以下内容 1 变压器由线圈和铁芯组成 2 变压器可以改变交流电的电压和电流 利用了原副线圈的互感现象 3 理想变压器 忽略一切电磁