高中物理-变压器教学设计

1、高中物理-变压器教学设计三维教学目标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。教学方法：实验探究法、阅读法、讲解法。教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡。教学过程：(一)引入新课在实际应用中，常常需要改变交流的电

2、压。大型发电机发出的交流，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。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。(二)进行新课1、变压器的原理思考与讨论：把两小设身导致相连的线圈套在冏一个胤合帙芯上.L个烧圉建川交电电源的两 强，另一个残留在划小打范上旧541）.小封电千髓发免喝？说由体的道理。it接电

3、路摸通电源,看看你说/时不好.用3A1小t；泡I克京匕按上图所示连接好电路，接通电源，观察灯泡是否发光。问题1：两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验说明了什么？ 答：当一个线圈中同交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在另 一个线圈中激起感生电场，从而产生感生电动势，灯泡中有了感应电流，故灯泡 发光。实验说明，通过互感现象，电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈。 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

4、压器的结构示意图和符号，如下图所示：原线圈|二二二二二c副线圈帙芯互感现象时变压器工作的基础。在原线圈上加交变电压 U,原线圈中就有交 变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。 这个交变磁通量既穿过原线圈， 也穿过 副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势。如副线圈是闭合的，在副线圈中 就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量， 在原、副线圈中同样引起感 应电动势。副线圈两端的电压就是这样产生的。 所以，两个线圈并没有直接接触， 通过互感现象，副线圈也能够输出电流。问题2:变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢？下面我们通过实验来探究。目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系器材：可拆变压器，

5、学生电源，多用电表，导线若干实验步骤：(1)按图示电路连接电路(2)原线圈接低压交流电源 6V,保持原线圈匝数ni不变，分别取副线圈匝数n2= -ni, ni, 2 n i,用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表2格。(3)原线圈接低压交流电源 6V,保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数ni=-n2,但，2 n2,用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表2格。U= 6V实验次数i23456原线圈匝数ninininin2n2n2副线圈匝数n2i一ni2ni2 n ii一 n22n22 n 2副线圈输出电压U2结论(4)总结实验现象，得出结论。注意事项：(D连接好电路

6、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i2V(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答：电压与匝数的关系U 1n1U2n2n1n2可以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。U1U2只适用于理想变压器。实际上变压器的工作效率都很高， 在一般的计算中, 把实际变压器视为理想变压器。问题3: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

7、 P出=P入问题4: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=UI2, P入=UI1 及 PP入得：U212=U111 则：UA 上 I 2 U 1 n1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n2>n1,降压变压器n2<n10升压变压器，I2<I1,降压变压器，I2>I1。问题5:在绕制升压变压器原副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，还是细一些好？降压变压器呢？答：因为升压变

8、压器，I2<I1,所以副线圈导线可以比原线圈导线细一些。降压变 压器，I2>I1,所以副线圈导线要比原线圈导线粗一些。2、实例探究理想变压器基本规律例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.磁通量变化率理想变压器的综合应用例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，Ii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，Ii将增大B.保持U及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗功率减小C.保持U不变，K合在a处，使P上滑，Ii将增大

9、D.保持P的位置不变，K合在a处，若U增大，Ii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 ni ：小：%。5、巩固练习 i、理想变压器的原线圈的匝数为 ii0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.36 VB.6 V C.i VD.0 V2、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0 3、理想变压器原、副线圈的电流为Ii、卷,电压为U、L2,功率为Pi、关于它们的关系，正确的是（）A.I2由I1决定B. L2与负载有关C.Pi由P2决定D. U

10、由L2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2 ： 1,四个灯泡完全相同，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么()肾口蠡ALi和L2都能正常工作上B.Li和L2都不能正常工作C.Li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5K灯，原、副线圈的匝数比为ni :n=2： 1,电源电压为U,求B mg心灯