5.4 变压器 教学设计 -2023-2024学年高二上学期物理人教版选修3-2

高二物理选修3-2 第五章 交变电流 第四节 变压器 教学目标： 1.知道变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理。 2.通过实验，探究理想变压器的原、副线圈中的电压与匝数的关系，电流与匝数的关系。了解理想化模型在物理学研究中的重要性。 3.了解变压器在生活中的应用。 教学重点：变压器工作原理及工作规律。 教学难点：理解副线圈两端的电压为交变电压。推导变压器原副线圈电流与匝数关系。掌握公式中各物理量所表示对象的含义。 教学过程： 一、导入新课、板书课题 回顾：电感特点、感抗影响因素、电容热点、容抗影响因素。 导入：生活中，我们用的是220V交流电，在进入家庭用户前需要先经过各种各样的变压器，这些变压器是如何工作的呢？ 二、出示目标、明确任务 1.熟记变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理。 2.掌握理想变压器的原、副线圈中的电压与匝数的关系，电流与匝数的关系。掌握变压器在生活中的应用。 三、学生自学、独立思考 阅读课本40-42页内容，找到书中的知识点、重点、困惑点 四、自学指导、紧扣教材 1.阅读课本40-42页变压器原理部分 ①尝试解释思考与讨论中的现象 ②通过阅读41页第一段，找到变压器的构造，能够分清哪个是原线圈哪个是副线圈。 ③阅读第二段，找到变压器工作的基础是什么？名字由哪里得出？ ④阅读41-42页实验部分，体会探究电压与匝数的关系的过程。 2.阅读课本42页电压与匝数的关系部分 通过阅读课本第1-3段，找到变压器中电压与匝数的关系式，找到为什么变压器是一个理想化模型。同时根据之前的知识和段落边绿框，找到变压器效率的计算方法，知道变压器的分类以及生活中的用电电压。 五、自学展示、精讲点拨 1.①小灯泡会发光，变化的电流通过电磁感应产生感应电流（互感），小灯泡中有电流通过。 ②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。 ③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。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。 2.，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。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。 变压器的输出功率与输入功率之比，叫做变压器的效率。 如果副线圈的电压比原线圈的电压低，这样的变压器叫做降压变压器，反之则叫升压变压器。 家电220V机床照明灯36或24V半导体收音机不超过10V电视机显像管10kV 精讲 理想变压器的构造、作用、原理及特征 构造：两组线圈（原、副线圈）绕在同一个闭合铁芯上构成变压器。 作用：在输送电能的过程中改变电压。 原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。 特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压。 2．理想变压器的理想化条件及其规律 在理想变压器的原线圈两端加交变电压U1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：， 。忽略原、副线圈内阻，有 ，　 。 另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有。 由此便可得理想变压器的电压变化规律为。 在此基础上再忽略变压器自身的能量损失（一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两部分，分别俗称为“铜损”和“铁损”），有 而 ， 而 ， 。 于是又得理想变压器的电流变化规律为 。 由此可见： （1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗 （2）理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式。 这里要求熟记理想变压器的两个基本公式是：①，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。②，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。 需要特别引起注意的是： ①只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有： ②变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。实际上，R越大，负载越小； R越小，负载越大。这一点