高中物理新课标物理选修3-2第五章第四节

1、高中物理新课标物理选修3-2第五章第四节变压器教学设计 程旺 2009-12-27变压器教学设计（程旺）教学目的：1了解变压器的构造2引导学生利用电磁感应现象理解变压器工作原理3掌握理想变压器原副线圈上的电压、功率、电流关系教学方法：实验归纳与讨论启发相结合教 具： 变压器模型、 示教板、电源、三个灯泡、（三个）电键、开关导线教学过程： 课题引入：生产生活中使用的各种用电设备，需要的电压不是都一样的。家用电器用220V电压，机床动力用380V，照明灯用36V安全电压，电子管灯丝用6.3V电压,电视显像管用1万多伏的电压,等等。在由统一的供电线路供电情况下,为了适应这些不同电压的需要,就要有一种

2、改变电压的设备变压器。这一节我们就要来了解一下变压器的构造及其工作原理等原理。、变压器的构造闭合铁芯（由涂有绝缘的硅钢片叠合而成）两个线圈子（绝缘导线绕制而成）原线圈（初级线圈）与电源相连副线圈 （次级线圈）与负载相连变压器电路符号2、变压器的工作原理：师：（复习）闭合电路中产生感应电流的条件是什么？生：穿过闭合电路的磁通量发生变化。师：（提出问题）在原线圈上接上稳定的直流电，那么副线圈上是否有感应电流，办什么？实验一：实验现象：1、 S闭合后，灯L不会亮，即副线圈上没有感应电流。2、 S断开瞬间，灯L会亮一下？师：（分析原因）当S闭合后，原线圈接稳定的直流电流后，在铁芯中产生稳定的磁场，不能

3、引起副线圈处磁通量变化，所以副线圈上不会产生感应电动势，而在S断开瞬间，原线圈的直流电消失，于是副线圈处的磁能量减少，此时副线圈上会产生感应电动势。师：（提出问题）：怎么在副线圈中得到一个持续的感应电动势？生：原线圈的电流要不断变化，以至在铁芯中产生一个交变的磁场，这样副线圈的磁通就会改变，副线圈就有感应电动势。师：（引导）很显然，原线圈中要引入一个变化的电流，（）什么样的电流是变化的？生：（答）引入交流电接在原线圈上，副线圈上会产生感应电动势。师：这时副线圈就可作为电源使用，当用电器接在副线圈两端时，副线圈电路中就会有电流。总结变压器的工作原理：利用电磁感应现象。从能的转化来看变压器原线圈输

4、入的电能转化为原副线圈中交变的磁场能，再进一步转化为变压器副线圈的输出电能。3.变压器的特性： 演示实验二、按下图，将导线绕铁芯后逐渐拉出，请学生注意观察灯泡亮度变化而得出结论。现象：随着缠绕匝数和电压的增加，灯越来越亮，灯两端的电压越来越大结论：在原线圈的匝数和电压一定时，副线圈的输出电压与副线圈的匝数有关。演示实验三：保持原线圈的交流电压U1不变，匝数n1不变，改变副线圈匝数n2,分别测得对应副线圈输出电压U2记录如下表：原线圈 U1=3.5V U2=400匝副线圈123n2200匝800匝1600匝U2提出问题：1在什么情况下变压器可作升压使用，什么情况下可用作降压使用？ 2变压器原副线

5、圈上电压与线圈匝数关系？总结：电压与匝数的关系：= 当n1n2时，降压演示实验四：让学生观察空载时，接一个灯泡与接两个灯泡时，原线圈的电压与电流变化情况。现象：空载时，电流I1=0，开头 K1闭合及开头K2闭合，电流I1增大，整个过程中电压U1保持不变。分析：原线圈的输入电压U1不变，则副线圈的输出电压U2=.U1也保持不变。当副线圈空载时，不消耗电能，则原线圈无输入电功率，故I1=0, P1=U1I1=0；当副线圈的负载增多时，即副线圈的电器增多时，并联等效电阻R并 其消耗的电功率P2=增大，则原线圈的输入功率要随之增大，故I1增大，P1=U1I1增大。提出问题：变压器的输入功率P1随输出功

6、率P2变化而变化，那么P1与P2之间存在什么关系？分析：要说明这个问题，要从变压器中能量转化关系来入手，由于原副线圈有电阻，在有电流流过时会发热，同时磁感线有漏失及铁芯在反复磁化时会发热，因此输出功率明显小于输入功率，即P1P2。如果我们设想出一种没有能量损失的理想变压器，则输入功率 和输出功率近似相等。即P1=P2,即U1I1= U2I2 即=结论：理想变压器工作时，原副线圈的电流跟它们匝数成反比。 线圈匝数越多，U大，I小，用细导线线圈匝数越少，U小，I大，用粗导线课堂练习1：有一理想变压器，原、副线圈匝数比=，当它正常工作时，求：（1）原、副线圈输入电压和输出电压之比。（2）原、副线圈电流（强度）之比。（3）原、副线圈输入功率和输出功率之比。（4）原、副线圈磁通量变化率之比。（5）原、副线圈电流和电压频率之比。（6）当副线圈上的负载电阻减少时，原线圈上的电流、电压、功率如何变化？（1）（4）题学生完全能回答出，（5）（6）题可以让学生后得出，同时提出变压器的高压线圈和低压线圈对绕线粗细的要求。师：本练习说明：（1） 变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细的导线绕制，变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线绕制。（2） 副线圈上的电流电压和