变压器教研课件幻灯片.ppt

第五章交变电流第四节变压器,主讲人：尹增宇单位：平遥中学,教材分析,学情分析,教学目标分析,教学过程,教法分析,效果分析,教学流程,“变压器”是必修3-2第五章第四节，是上一章电磁感应教学的进一步延伸，通过这一节的学习可以让学生了解电磁感应现象更广泛的应用，并从能的转化和传递的角度进一步强化对电磁感应现象的认识，同时，变压器也是交流电路中一种常见的电器设备，是远距离输送交变电流不可缺少的装置，通过这一节的学习为进一步学习下一节电能的输送奠定基础。从整个高中物理来看，本节即联系电磁感应，又为电能的输送做好铺垫，起到承上启下的作用，是高考的热点之一。课程标准对于变压器的教学要求是“通过实验，探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”。新旧教材的不同之处是增加了这一探究实验，探究变压比和匝数比的关系就成为这节内容的重难点。,教材分析,1、知识与技能（1）知道变压器的构造，了解变压器的工作原理；（2）理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。2、过程与方法:在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。3、情感态度与价值观（1）使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的；（2）培养学生实事求是的科学态度。教学重点：探究变压比和匝数比的关系。教学难点：探究变压比和匝数比的关系。,教学目标分析,学生通过前面电磁感应整章的学习，对于电磁感应现象、互感现象以及涡流现象有了基本的掌握。通过交变电流的特点也比较清楚，已经基本具备了学习变压器这节内容的知识储备。学生在以前的学习过程中已经经历过通过实践探究物理规律，对科学探索的环节已有了初步的了解，特别是对控制变量法的应用已有了较深的体会，所以这为本节课的学习作了必要的方法储备。,学情分析,（1）为了有效的突出“重点”突破“难点”，采用以下教学方法：启发引导、演示实验法、分析推理法（2）为了体现学生的主体地位，培养学生分析问题解决问题的能力，我采用以下学法：自主学习、分组讨论、探究实验、归纳总结。为了实现以上教学目标、我设计以下教学过程:.,教法分析,（一）引入新课电饭煲等家用电器需要220V的电压，手机电池等一般电子产品电源电压仅为几伏，电动机的电压则高于220V。交流便于改变电压，以适应各种不同需要。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。,设计意图：激发了学生学习的兴趣。让学生带着对变压器的感性认识，进入新课的学习。,教学过程,我用多媒体展示多种形态各异常见的变压器。然后指导学生拆装变压器提出问题：根据你的观察，变压器由哪几部分构成？,实验用变压器,设计意图：取材于生活，增加学生的实际知识，通过亲身感受，提高学生的学习兴趣以及探究的欲望。,变压器的构造,变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。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。,变压器的结构示意图和符号,1实验仪器：变压器、学生电源、灯泡,演示,（插入动画）,动画：变压器,2实验过程：一个线圈连接学生电源的交流输出端，另一个线圈连接小灯泡的两端，闭合学生电源的开关，会看到小灯泡发光。改变学生电源的电压，重复以上实验。原线圈与副线圈对调，重复以上实验。换用其他线圈，重复以上实验。3实验现象：小灯泡发光，改变学生电源的电压，灯泡的亮度发生变化，原线圈与副线圈对调，灯泡的亮度发生变化。,3过程分析：,开关闭合，小灯泡发光,原线圈中的交变电流会在铁芯中产生交变的磁通，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化。,（2）原线圈分析：原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化。,原线圈,（3）副线圈分析：副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势。线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势。,副线圈,变压器的原理,互感现象是变压器工作的基础。电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线连接，副线圈也能够输出电流。在输入电压一定时，原线圈副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压也不一样，变压器由此得名。,关于变压器工作时的能量转化问题,设计了两个师生互动实验，在前面的演示实验中，细心的同学会发现，当变压器接上电源时，铁芯发出“呜呜声。学生凭直觉感觉铁芯是带电的。第一个师生互动实验，提出第一个问题：变压器接上电源时铁芯带电吗？学生亲自触摸感受铁芯不带电。提出第二个问题：变压器不带电，看来变压器没有电能，那它有什么能呢？这个问题对学生有一定的难度，因此我设计了另一个师生互动实验，引导学生思考。第二个师生互动实验，原线圈未接通电源时先让一位女同学到讲台前提铁芯上的横条，女同学轻松提起。原线圈接通电源后，再让一位强壮的男同学来提横条，费了很大的力气却没提起！这是为什么呢？原来变压器接电源的时候，铁芯被磁化，有磁能！那电能怎么从原线圈传输到副线圈呢？学生同过分析推理，会认识到原、关于变压器工作时的能量转化问题副线圈中的“电”是通过铁芯的“磁”来相互联系的。从能量转换的角度来看，变压器是把电能通过磁场能再转换成电能的装置。经过转换后，电压和电流都发生了变化。,开头的演示实验发现，原线圈与副线圈对调，线圈匝数发生变化时，灯泡的亮度发生变化。可以推断，原副线圈匝数不同，就可以改变电压。由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势与线圈匝数有关。,探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系,实验,探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系,1）在学生探究的过程中，我按照科学探究的基本思路，在教学中通过几个设问来引导学生完成探究任务。问题1：输出电压的大小可能与什么因素有关呢？让学生根据已有的知识经验对这一问题进行大胆、合理的猜想，并注明猜想的依据。问题2：怎样设计实验方案呢？让学生从实验目的、实验方法、实验步骤几个角度逐一讨论，并请几组同学展示方案，归纳总结2）学生分组实验（控制变量法）保持原线圈电压和匝数不变，改变副线圈匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响；保持原线圈电压和副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，研究原线圈匝数对副线圈电压的影响。,3）引导学生分析数据，归纳结论,实验表格,原线圈电压低于12V,注意事项：（1）连接好电路后，同组同学分别独立检查，然后由老师确认，电路连接无误才能接通电源。（2）注意人身安全。只能用低压交流电源，电源电压不能超过12V。（3）使用多用电表交流电压档测电压时，先用最大量程测试，然后再用适当的挡位进行测量。（4）断开电源时。要防止断电自感的危害。,设计意图：通过实验探究过程，培养学生动手操作能力，体会合作的快乐，体验成功的喜悦，并且通过探究过程体会科学家的艰辛，从而重视物理规律及定律的学习。以完成本节课情感态度与价值观目标。,电压与匝数的关系,电流通过变压器线圈是会发热，铁芯在交变磁场的作用下也会发热。所以，变压器工作时存在能量损失。没有能量损失的变压器叫做理想变压器。此式只适用于理想变压器。,理想变压器,提出问题：变压器可以变压，但其实际的作用就是把原线圈的能量耦合到副线圈，那么它能百分之百的传输能量吗？变压器工作时有能量损失吗？引导学生充分思考、讨论，学生运用已有知识自然会想到线圈电阻的损失和铁芯由于涡流产生的热能损失，但是由于漏磁产生的损失学生很难想到，对此我设计了如下演示实验：将可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，观察接在副线圈两端的小灯泡的亮度变化：由实验现象再提出问题：1小灯泡的亮度为什么发生改变呢？2在变压器中闭合铁芯起到什么样的约束作用呢？,理想变压器,如果我们设想有一种完全没有能量损耗的变压器，称它为理想变压器。具备条件：原副线圈没有电阻无磁通量漏失铁芯不发热实际上变压器的效率都是高的，特别是电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以达到百分之九十五以上。在一般的计算中可以把实际的变压器视为理想变压器。,理想变压器,问题1：理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系？答：因为理想变压器没有能量损失，所以P出=P入问题2：若理想变压器只有一个副线圈，则原副线圈中的电流I1与I2有什么关系？据P出=U2I2，P入=U1I1及P出=P入得：U2I2=U1I1则：上式是理想变压器只有一个副线圈时，原副线圈中的电流比公式。如果副线圈的电压高于原线圈的电压，这样的变压器叫升压变压器；如果副线圈的电压低于原线圈的电压，这样的变压器叫降压变压器。升压变压器n2n1，降压变压器n2n1。升压变压器，I2I1。,实例分析,例1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等（）A.交流的频率B.电流的有效值C.电功率D.磁通量变化率,例2、如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则（）A.保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大B.保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗功率减小C.保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大D.保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大,例3、如图所示，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全部正常发光，求三个线圈的匝数比n1n2n3,2互感变压器,互感器也是一种变压器，它可以把不能直接测量的高电压，大电流变换成低电压、小电流后再测量。,（1）电压互感器：把高电压变成低电压，变压比U1U2，在电路中的连接如右图所示。,（2）电流互感变压器：把大电流变成小电流，变流比12，在电路中的连接如下图所示。,让学生概括总结本节的内容。通过总结课堂内容，培养学生概括总结能力。理想变压器的特点：P出=P入若原副线圈只有一个：U2I2=U1I1则：,本节小结,1、理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6V的电池上，则副线圈两端电压（）A.36VB.6VC.1VD.0V2、当理想变压器副线圈空载时，副线圈的（）A.负载电阻为0B.输出电流为0C.两端电压为0D.输出功率为03、理想变压器原、副线圈的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们的关系，正确的是（）A.I2由I1决定B.U2与负载有关C.P1由P2决定D.U1由U2决定4、一理想变压器原线圈接交流、副线圈接电阻，下列哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍（）A.次级线圈的匝数增加为原来的2倍B.初级线圈的匝数增加为原来的2倍C.负载电阻变为原来的2倍D.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍5、用理想变压器给负载R供电，下列哪些办法可以减小变压器原线圈中的电流（）A.增加原线圈的匝数B.增加副线圈的匝数C.减小负载电阻R的数值D.增加负载电阻R的数值,6、在图所示的电路中，理想变压器的变压比为21，四个灯泡完全相同，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么（）A.L1和L2都能正常工作B.L1和L2都不能正常工作C.L1和L2中只有一个能正常工作,D.条件不足，无法判断7、如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接有相同的白炽灯，原、副线圈的匝数比为n1n2=21，电源电压为U，求B灯两端的电压UB为多少?8