[名校联盟]云南省西双版纳傣族自治州民族中学 新人教版高中物理选修3-2 54 变压器

一、教学目标 知识与技能： 1．了解变压器的构造及理解变压器的工作原理。 2．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题。 3．明白理想变压器是忽略了变压器的能量损失，它的输出功率等于输入功率。 4．能运用功率关系推导电流与匝数关系[来源:学&科&网Z&X&X&K] 过程与方法： 从探究“匝数与电压关系”全过程指导学生学习物理的思想与方法。 情感态度与价值观： 认识变压器在现实生活中的应用，感受它的价值。 二、教学重点和难点 教学重点：变压器的工作原理；通过实验探究得到变压器原副线圈电压和匝数的关系。 教学难点：推导理想变压器原副线圈电压与匝数关系。 三、教学用具：可拆式变压器、多用电表、学生电源、小灯泡、导线若干[来源:学科网ZXXK] 四、教学过程 引入新课 问：我们国家民用统一供电均为____V？ 幻灯片打出一组数据 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 手机充电器 4.4V、6V 黑白电视机显像管 几万伏 录音机 6V 彩色电视机显像管 十几万伏 在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压可能各不相同，如何使这些额定电压不是220V的用电器正常工作呢？ 这就靠我们这节将要学习的变压器来实现升压、降压，从而使我们各类用电器在供电电压220V都能正常工作。 进行新课 一、变压器 1、变压器的构造 图片展示不同样式的变压器。 出示可拆变压器，仔细观察，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的。一个线圈与交流电源连接，叫做原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫做副线圈，也叫次级线圈。 画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示： 问：变压器又是如何实现变压的呢？ 2、变压器的工作原理 思考：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接电压U1后，副线圈是否产生电压U2？ 演示实验1： 把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到电源的两端：(1)恒定直流；(2)正弦交流。另一个线圈连到小灯泡上。观察小灯泡的发光情况。 [来源:Z|xx|k.Com] 现象：原线圈接直流电时小灯泡不发光，接交流电时小灯泡发光。[来源:学科网ZXXK] 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相连，副线圈也能够输出电流。 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 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2) 演示实验2： 将可拆变压器的铁芯由闭合到不闭合，观察接在副线圈两端的小灯泡亮度。 现象：小灯泡由亮变暗 若无铁芯或铁芯不闭合，原线圈中的磁通量只有一小部分穿过副线圏，大部分漏失在外，漏失的磁通量不能起到传输电能的作用。有了闭合铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁通量集中在铁芯内部穿过副线圈，大大增强了变压器传输电能的作用。 闭合铁芯减少了因漏磁而产生的电能损耗！ 二、变压器线圈两端的电压与匝数的关系 （一）实验探究： 实验目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 实验器材：可拆变压器，学生电源，多用电表，导线若干 实验方法：控制变量法 请学生说出如何控制变量，教师选择其中一种进行演示实验。 原线圈匝数n1 原线圈两端电压U1 副线圈匝数n2 副线圈两端电压U2 实验结论：原线圈匝数n1和电压U1不变时，副线圈匝数n2越多，U2越大。 思考：实际的变压器在运行时，哪些地方有能量损失呢？ 电流通过变压器线圈时会发热；铁芯在交变磁场的作用下也会发热；此外，交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯内等等。所以，变压器工作时有能量损失。 没有能量损失的变压器叫做理想变压器。特点：P入＝P出 理想变压器也是一个理想化模型。问：我们学过的理想化模型还有哪些？ 2、从理论知识推导理想变压器电压与匝数的关系 在忽略能量损失的条件下，如无漏磁，通过原线圈、副线圈的磁通量及变化量都相等，即 ， 原、副线圈产生的感应电动势分别为 原线圈回路有：U1− E1=I1r1 副线圈回路有：E2=U2 +I2r2 因原、副线圈的电阻忽略不计，原、副线圈两端电压与电动势的关系分别为 由此可得，原、副线圈的电压与匝数的关系为 实验和理论分析都表明：理想变压器原、副线圈的电压跟它们的匝数成正比。 ——适用于理想变压器 实际上变压器的效率都是比较高的，特别