1.3 变压器的基本原理（教案）-《电机与变压器》同步精品课堂（高等教育出版社）

《电机与变压器》教案 详 细 教 案 一、设计摘要 课程课题 任务1.3 变压器的基本原理 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 在变压器基本原理的课程中，学生普遍能够理解电磁感应的基本概念，但对变压器内部的磁通量变化与绕组电动势之间的关系理解不够深入。大多数学生对铁芯的作用有基本认识，但对于不同类型的损耗（如磁滞损耗、涡流损耗）及其对变压器效率的影响认识不足。此外，学生在将理论知识与实际应用联系起来时存在困难，例如在分析变压器设计参数对性能的具体影响时。因此，后续教学中需加强物理现象与实际应用之间的联系，并通过实例和实验来加深学生对变压器损耗和效率的理解。同时，应鼓励学生通过问题解决和案例分析来提高他们的综合分析能力。 背景分析 变压器的分类主要基于其用途、冷却方式、相数、频率和结构等。例如，按用途可以分为电力变压器和仪用变压器；按冷却方式可以分为油浸式和干式；按相数可以分为单相和三相变压器；按结构可以分为芯式和壳式等。在课程中，了解变压器的结构和分类对于学习其工作原理、设计、应用和维护至关重要。这有助于学生在实际工作中选择合适的变压器类型，以满足特定的技术要求和操作条件。 学习目标 设定 素质目标 知识目标 能力（技能）目标 培养学生利用电机拖动技术解决实际工程问题的能力。 掌握变压器的基本工作原理 了解变压器中各有关量间的关系 掌握并学会变压器的空载运行并进行应用 学习任务 描述 掌握变压器的基本工作原理 了解变压器中各有关量间的关系 掌握并学会变压器的空载运行并进行应用 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握变压器的基本工作原理 了解变压器中各有关量间的关系 教学难点 掌握并学会变压器的空载运行并进行应用 教学难点突破方法 重新梳理电机在国民经济中的作用，强化对知识难点的深度把握，调整本节课的相关内容，利用简明易懂的语言，深入浅出的方式，阐述基础理论知识，做到粗细结合、详略得当， 有助于学生的学习和理解。 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、 自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《电机与变压器》，主编：王生，2015年3月第5版；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 预习变压器的基本原理 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入] （3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（2分钟） [探索新知] （2分钟） 一 、变压器的基本工作原理 由变压器的结构可知，变压器主体是铁心及套在铁心上的绕组。把接交流电源的绕组设定 为一次绕组，其匝数用字母N₁ 表示。把接负载(如节能灯)的绕组设定为二次绕组，其匝数用字 母N₂ 表示，如图1-15所示。当一次绕组接通交流电源时，二次绕组接的节能灯就会发光。这是 什么道理呢?这需要依据电磁感应原理来说明：穿过绕组的磁通量发生变化时，绕组中便有感应 电动势产生，如果绕组电路闭合，便产生感应电流。说具体些，就是一次绕组接通交流电源时，在 一次绕组中就有交变电流通过，这个电流将激励铁心产生交变的磁通。由于一次、二次绕组套在 同一铁心柱上，铁心中的交变磁通同时交链一次、二次绕组，于是在两绕组中都产生感应电动势。 显然，对于负载来说，二次绕组中的感应电动势相当于电源，在二次绕组接通的回路中，便有电流 通过，使节能灯发光。 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（14分钟） [学习新知] （14分钟） 二 、变压器的空载运行 将变压器一次绕组接交流电源，二次绕组开路，这种运行方式称为变压器的空载运行。 图1-16所示为单相变压器空载运行原理。 主要讲解变压器的空载运行。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT 的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 1. 变压器有关各量正方向的规定 由于变压器中电压、电流、磁通及电动势的大小和方向均随时间作周期性变化，为了能正确 表明各量之间的关系，首先要规定它们的正方向。通常是这样规定的： (1)在一次绕组内，电流的正方向与电压的正方向一致。 (2)磁通的正方向与电流的正方向之间关系符合右手螺旋定则。 (3)绕组感应电动势的正方向与产生该电动势的磁通正方向一致，符合右手螺旋定则。 (4)在二次绕组内，电流的正方向与电动势的正方向一致。 (5)在二次绕组端，电压的正方向与电流的正方向一致。 图1-16中各有关量的正方向，就是根据上述规定作出的。图中N,、N₂分别是一次绕组和 二次绕组的匝数。假设变压器是理想变压器，其含义是一次、二次绕组没有电阻，铁心励磁后没 有漏磁通，磁路不饱和，而且铁心中没有损耗。当一次绕组加上交流电压U₁后，一次绕组中就流 过交流电流i 。,由于二次绕组开路，i₂=0, 这时i。称为空载电流。i。在一次绕组中产生交变磁 动势F₀=N₁i 。,磁动势F。就产生交变磁通Φ。,通过铁心而闭合。既穿过一次绕组，也穿过二次 绕组的磁通，称为主磁通，即φ。 2.变压器中各有关量间的关系 3. 变压器一次、二次绕组感应电动势的大小 教师根据变压器有关各量正方向的规定讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握工序等主要流程的内容 突破了课程内容难点。 三、变压器的负载运行 变压器一次绕组接在电源上，二次绕组与负载连接时的运行情况，称为变压器的负载运行。 四 、变压器的作用 1. 变压器的变压、变流作用 从变压器的运行情况得知，变压器有变换电压的作用，能够将高电压变为低电压，也能够将 低电压变为高电压。同时，变压器也有变换电流的作用，一次、二次绕组电流的大小与一次、二次 绕组的匝数成反比。在远距离输送电能时，必须采用高压输电才经济合理。 2.变压器的变换阻抗作用 变压器还有一种变换阻抗的作用。在电子设备中，负载若要获得最大输出功率，必须满足 负载电阻与电源内阻相等这一条件，称为阻抗匹配。但是，在一般情况下，负载阻抗是一定 的，不能随意改变，因此很难得到满意的阻抗匹配。利用变压器可以进行阻抗变换，适当选择 变压器的匝数比，把它接在电源与负载之间，就可以实现阻抗匹配，从而使负载获得最大的输出功率。 教师讲解变压器的负载运行，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结变压器的基本原理。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） （引入思政教育：认认真真、严谨细致的工作态度、团队合作精神） 在本次变压器基本原理的课程中，我们首先介绍了变压器的功能和应用，让学生了解其在电力系统和电子设备中的重要性。接着，通过实验演示和动画视频，直观地展示了电磁感应现象，帮助学生建立起变压器工作原理的初步认识。课程重点讲解了法拉第电磁感应定律，并通过公式说明了电压、电流与绕组匝数之间的关系。同时，也讨论了铁芯的作用以及变压器效率的影响因素，包括磁滞损耗和涡流损耗。最后，通过问题解答和小组讨论，加深了学生对知识点的理解和应用能力。课后，我将布置相关练习题，以便学生能够巩固和深化今天学到的知识。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作 业（13分钟） [完成作业] （13分钟） 1、简述变压器的基本原理。 2、简述电磁感应定律。 3、简述电压与匝数的关系。 板书 设计 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 未来的教学中，我计划增加更多关于电磁感应定律的数学推导，以及变压器设计中的计算练习，以帮助学生更好地掌握这些关键概念。同时，我也会鼓励学生提出问题，并进行小组讨论，以促进他们之间的知识交流和深入思考。通过这些反思和调整，我希望能够帮助学生更加全面地理解变压器的工作原理，并激发他们对电气工程领域的兴趣。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$