《四、变压器》教学设计(安徽省市级优课)-物理教案

变压器王正伟2018.3.19高二(3)班【教学目标】一、知识与技能：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、变压器知识的应用二、过程与方法1、鼓励学生观察生活中的变压器三、情感态度与价值观通过拆装变压器，理论结合实践【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、实验探究法、推理、讲解法。【教具】学生电源、可拆变压器、小灯泡【教学过程】一、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：用电器额定工作电压用电器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4.2V4.4V5.3V黑白电视机显像管几万伏录音机6V9V12V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：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.示意图.电路图中符号n1n2n1n2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：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、变压器的工作原理互感现象，把原、副线圈中由于有交变电流而产生的互相感应的现象。变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了：电能→磁场能→电能转化(U1、I1)(变化的磁场)(U2、I2)思考：若给原线圈接直流电压U1，副线圈电压U2？U2=0三、理想变压器的变压规律理想变压器——没有能量损失的变压器实际上变压器的效率都是比较高的，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97%～99%，所以理论研究时我们把它当成100%（理想变压器）是没有问题的。若将漏失的磁通量忽略不计，因为原副线圈共用一个闭合铁芯，所以原副线圈中的磁通量，磁通量的变化量、磁通量的变化率都相同，则有：E1=n1E2=n2由此可得=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：=注：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=P2U1I1=U2I2由此可得，所以，理想变压器的原副线圈的电流跟他们的匝数成反比。注：此公式只适用于一个副线圈的变压器四、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。调压变压器互感器应用：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流了。ａ、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。ｂ、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