人教版高中物理选修32教案54变压器

1、人教版高中物理选修32教课方案5.4变压器人教版高中物理选修32教课方案5.4变压器PAGEPAGE11人教版高中物理选修32教课方案5.4变压器PAGE课题5.4变压器课型新讲课主备人讲课人讲课班级讲课时间2017.知识与1.认识变压器的结构及工作原理。技术：2.掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。掌握理想变压器工作规律并能运用解决实诘问题过程与1经过观察演示实验，培育学生物理观察本事和正确读数的习惯。教形式2从变压器工作规律得出过程中培育学生办理实验数据及总结归纳学本事。目3从理想变压器看法引入使学生认识物理模型成立的基础标和成立的意义。感神情1经过原副线圈的匝数与绕线线径关系中意会物

2、理学中的友好、统度与价一美。值观2让学生丰饶意会能量守恒定律的广泛性及辩证一致思想。3培育学生尊敬事实，脚扎实地的科学精神和科学态度。教育要点变压器工作原理及工作规律。理解副线圈两头的电压为交变电压。教育难点(2)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经过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上成立规律。经过理想化模型成立及理论推导得出经过原副线圈电流与匝数间的关系。教育形式(3)经过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义教学过程(一)鲜亮目标经过实验得出变压器工作规律并能运用解决实诘问题。(二)整体感知这节内容承上启下，它是电

3、磁感觉知识与交变电流看法的综合应用，表现出了交变电流的长处，为电能输送确立了基础。(三)要点、难点的学习与目标达成过程1引入新课幻灯打出一组数据从以上表格可看到各种用电器额定工作电压常常不一样样，可我们国家民用一致供电均为220V，那这些元件是如何正常工作的呢？出示已拆录音机，指出变压器。这就靠我们这节将要学习的变压器来实现升压、降压，从而使我们各种用电器在供电电压220V以下都能正常工作。出示可拆式变压器2教育新课我们先来认识变压器的结构，请同学观察实物并答复变压器由哪些部分构成。变压器由一个闭合断念和两个绕在断念上的线圈构成。闭合断念是由极薄相互绝缘的硅钢片叠压而成，(实物表现，各组由前去

4、后传)此刻我们用符号来表示变压器。重申线圈必然绕在断念此中与电源连结叫原线圈，也叫初级线圈。另一个与负载连结叫副线圈，也叫次级线圈。接下来我们再来研究变压器的工作原理。原副线圈都是用绝缘导线绕成，原副线圈相互间没有直接关系。但闭合铁芯使原副线圈发生了联系。原线圈输入交变电压，则原线圈中就有交变电流，请同学们思虑铁芯闭合与没有闭合两种状况的磁感线分布图。当铁芯闭合，原线圈产生的磁感线几乎所有分布在铁芯内部。当铁芯不闭合副线圈经过的磁通量减少。因为原线圈中通的是交变电流，因此铁芯中的磁通量是变化的，这样副线圈两头有电压吗？为何演示因为经过副线圈的磁通量也发生变化那副线圈两头电压U2变化吗？为何？感

5、觉电动势大小与磁通量变化快慢相关，那副线圈的磁通量变化平匀吗？假如经过线圈的磁通量平匀变化时，线圈中产生的感觉电动势大小不变。副线圈中的磁通量做周期性变化，因此U2为交变电压。总结以下U1l1U2从能量角度看，明显变压器不可以够产生电能，它但是经过交变磁场传输电能。电能磁场能电能变压器能改变直流电压吗？为何？不可以够。也许有部分学生难以理解，可解析若为直流状况，铁芯中有磁感线但铁芯中的磁通量不变。即经过副线圈的磁通量不变。U20演示按图2原线圈接直流电压10V，则请学生观察伏特表的读数。我们接下来讨论副线圈两头电压U2与原线圈两头电压U1有什么关系？(部分学生也许只认为与副线圈匝数n2相关)接

6、下来，请大家来看演示实验。取出仪器逐一直学生介绍，并连结好电路以下。那如何来设计我们记录的数据表格呢？在学生设计基础上在黑板上作出表格以下请两位学生登台来操作，大家踊跃参加读数，一起达成以上表格。在此过程注意学生读数能否正确(估读问题)，并即时加以纠正。学生达成后，请两位学新手摸铁芯。如何办理数据？指导学生观察记录数据，意会也许存在电压与匝数成正比。由计算结果能得出什么结论？在实验偏差限制内，原副线圈的电压与原副线圈的匝数成正比磁感线分布原副线圈完满一致吗？有一部分磁感线从闭合铁芯中漏失。使得副线圈磁感线分布疏于原线圈的磁感线分布。演示按图4接好电路，请学生观察铁芯闭当令与铁芯断开时小电珠的亮

7、度差异。铁芯不闭合，灯明显变暗。由上述可知，经过原线圈的电流不变，若副线圈经过的磁通量减少(漏磁)则副线圈两头的电压减少。因为漏磁使得能量有亏折。同时因为原副线圈的绕线有阻值，当电流流逾期也有内能产生，使得电能亏折。P入P输同时因为经过铁芯的磁感线重复磁化时也产生焦耳热(请加以证明)，构成变压器铁芯的硅钢片不是一整块，而是极薄的一片一片叠压而成，就是为了减少这部分的内能亏折。原副线圈有电阻经过电流时也会产生焦耳热。因此P入P输一只变压器假如磁感线没有漏失，线圈和铁芯都不发热，那么这只变压器即是无电能损耗的理想变压器。在这类状况下，变压器输出电功率定然等于输入电功率。即P入=P出理想化是科学研究

8、中常用的重要形式，其要领是“分清主次，抓住主要矛盾”。成立理想变压器模型，不仅有理论上的意义，并且为提升实质变压器效率指出了目标。登台板演，教师批阅，注意规范问题。解设变压器原副线圈匝数辩解为n1n2，端电压为U1U2，经过的电流为I1、I2则：P入U1I1又理想变压器P出=U2I2P入P出U1I1U2I2变压器工作时，经过原线圈和副线圈中的电流跟它们的匝数成反比当原副线圈匝数必然，原线圈电流随副线圈电流增大怎么变化呢？我们来看以下演示实验实验电路出示幻灯此中n11600匝，n2400匝A请学生观察跟着K闭合的增加，观察的变化状况，并思虑为何？几乎不变。跟着闭合的灯泡增加，副线圈所接的电阻变小

9、，电压不变，因此电流增大。也许B将副线圈的匝数改为200匝，请学生观察灯的亮度，并说明为何？C将原线圈的匝数改为800匝，请学生观察灯的亮度，并说明为何？D若A1赞成经过电流为3安培，则副线圈至多可接几盏小电珠？E若A1改为同规格的小电珠，则当S1、S2、S3、S4均闭合且4只小电珠正常发光，则由A1所改的小电珠会烧毁吗？为何？公式应用必然灵巧，联合实质。必然要注意公式中各物理量的含义，不可以够张冠李戴。U1、U2指原副线圈两头的电压，I1、I2指经过原副线圈的电流强度。断开电源，将变压器拆下，问刚才是哪个为原线圈，哪个看作副线圈。降压变压器，因此：n2n1。可如何去判断匝数的多少？出示原副线

10、圈实物。降压变压器因为原副线圈的电阻不为零，因此总有电能耗费P损=I2R，降压变压器哪个经过线圈电流大？为何？P入=P出即U1I1U2I2U1U1I1I2副线圈的经过的电流大，则为了减少电能的耗费，因此必然减少线径相对小些(经济，重量)。这样高压线圈匝数多，线径小，低压线圈电流大，匝数少，线径大。将变压器原副线圈分外友好地绕在铁芯上，分外雅观。反之则不切合物理规律，也不雅观。【基础知识精讲】课文全解一、变压器1界说：用来改变沟通电压的设备，称为变压器说明：变压器不仅好改变交变电流的电压，也能改变交变电流的电流，但是不可以够改变恒定电流2结构：变压器由一个闭合铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成的

11、和两个线圈用绝缘导线绕制构成的原线圈：和沟通电源相连结的线圈匝数为n1副线圈：和负载相连结的线圈匝数为n2好多状况副线圈不但调个二、理想变压器1理想变压器是一种理想模型理想变压器是实质变压器的近似理想变压器有三个特点：1铁芯关闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量都相同每匝线圈中所产生感觉电动势相当2线圈绕组的电阻不计，无能损现象3铁芯中的电流不计，铁芯不发热，无能损现象说明：大型变压器能量亏折都很小，可看作理想变压器，本章研究的变压器可看作理想器理2理想器的原理器工作的原理是互感象，互感象即是器的成因当器原圈上加上交，原圈中就有沟通，它在芯中生交的磁通量，个交磁通量既穿原圈，

12、也穿副圈，在原、副圈中都要惹起感假如副圈路是合的，在副圈中就生沟通，它也在芯中生交磁通量个交磁通量既穿副圈，也穿原圈，在原、副圈中同要惹起感在原、副圈中因为有沟通而生的相互感象，叫做互感象在器工作，因为原、副圈使用一致个芯，因此穿原、副圈每匝的磁通量及磁通量的化率均相同，在原、副圈生的感与它的匝数成正比3能量：器是把能化磁能又把磁能化能的装置4理想器的基本关系1出功率等于入功率P出P入，U1I1U2I2U1n12原副圈两头的跟匝数成正比，U2n2I1n23原副圈中的流跟匝数成反比限一个副圈，I2n14原副圈的沟通的周期T和率f相同5理想器的三个选择关系1理想器出功率选择入功率当副圈空，器的出功

13、率零，UI入功率也零，并且入功率跟着的化而化若同有多副圈工作，11U2I2U3I3UnIn成立2理想器副圈两头由原圈两头和匝数比所选择无副圈能否U1U2U3有，是是多，每副圈两头与原圈两头都足n1n2n33理想器副圈中的流选择原圈中的流原圈中的流随副圈中流的增大而增大，当有几副圈，原、副圈中的流关系nInInI，其112233中n2、n3工作的副圈的匝数明：1理想器工作，若增加，相当于阻减小，从而副圈中的流增大，此原圈中流也增大；若减少，相当于阻增大，从而副圈中的流减小，此原圈中的流减小；若副圈空，副圈中的流零，那么原圈中的流也零2原副圈假如分采纳双制，使原副圈都是由两个圈合而成，当畅达，要依

14、据在圈中产生的磁通量目标判断其等效匝数3接在原、副圈回路中的表均理想表，其内阻的影响忽视不三、几种常用的器1自耦器1自耦器的表示如1742所示17422特点：芯上唯有一个圈3用途：可高升，也可变低假如把整个圈作原圈，副圈只取圈的一部分，就能够变低1742甲；假如把圈的一部分作原圈，整个圈作副圈，就能够高升1742乙2器1结构：圈AB在一个形的芯上，如1743所示17432形式：AB之加上入U1，移滑触P的地点就能够出U23互感器1用途：把高成低，或把大流成小流2分：互感器如1744所示，用来把高成低它的原圈并在高路中，副圈上接入沟通表依据表得的U2和牌上注明的比U1/U2，能够算出高路中的了工

15、作安全，互感器的壳和副圈接地17441745流互感器如1745所示，用来把大流成小流它的原圈串在被路中，副圈上接入沟通流表依据流表得的流I2和牌上注明的流比I1/I2能够算出被路中的流假如被路是高路，了工作安全，同要把流互感器的外壳和副圈接地全解1：比、流比公式的合用范U1n1理想器各圈两头与匝数成正比的关系式U2n2，不合用于原、副圈唯有一个的状况并且合用于有多个副圈的状况是因理想器的磁通量是所有靠拢在芯内的，因此穿每圈的磁通量的化率是相同的，因此每圈中生的和匝数成正比在圈内阻不的状况下，圈两头的就等于圈中生的，U1n1故每圈两头都与匝数成正比可公式U2n2是广泛合用的关系式，既合用于原、副

16、圈的算也合用于随意的两个副圈的算，但理想器原、副I1n2圈中流与匝数成反比的关系式I2n1只合用于原、副圈各有一个的状况，一旦有两个或多个副圈，关系式便不合用种状况下，可用理想器入功率和出功率相当的关系列出关系式U1I1U2I2U3I3UnIn来判断流的关系2：器能否改直流？器是利用磁感原理来改的装置要生感，必有磁通量生化当原圈加上沟通，原圈生的交的磁通量通副圈就生感；若原圈中通以恒定流，在芯中生恒定的磁通量，副圈中有磁通量通，但磁通量不化，因此副圈中不可以够生感，自然就不可以够了但是，若在原圈中通以目标不而大小化的脉冲流，同也能够达到的目标汽、摩托就是内一个特别开关，生脉冲流送入器中，得高来

17、供给汽油机的点火的3：器与滑阻器的不一样样变压器的工作原理是电磁感觉，正常应接沟通，能使沟通电压高升或变低滑动变阻器工作原理是勾通电阻分压，可接沟通或直流，但只好使电压变低问题4：原、副线圈用粗细不一样样导线绕制的原由变压器由两个线圈构成：一个为原线圈，另一个为副线圈这两个线圈的电压不一样样看作高压线圈的匝数多、经过的电流小，依据焦耳定律和节材原则，应用较细的导线绕制；看作低压线圈的匝数少、经过的电流大，依据焦耳定律和节能原则，应该用较粗的导线绕制因此，我们翻开变压器时看到两个线圈粗细不一样样，用粗导线绕制的线圈为低压线圈，用细导线绕制的线圈为高压线圈问题5：变压器能否改变沟通电的频次？对变压

18、器，当加在原线圈上的交变电压发生一个周期变化时，原线圈中的交变电流就发生一个周期变化，铁芯中产生的交变磁通量也发生一个周期变化，副线圈中产生的交变电动势电压也发生一个周期变化，因此，变压器只好改变沟通电的电压及电流，不可以够改变沟通电的频次问题6：变压器能否必然能改变沟通电的电压？变压器要工作，必然穿过副线圈的磁通量发生变化假如穿过副线圈的磁通量不变，则变压器不可以够工作变压如图1746所示，原线圈导线采纳“双线绕法”1若b、d相接，a、c看作电压输入端，两线圈中产生的磁通量任何时辰目标相反，若相互作用相互抵消，穿过的磁通量为零，没有电磁感觉现象，此时，“沟通不变压”2b、c相接，a、b看作输

19、入端，两线圈中产生的磁通量目标相同，作用相互增强，此时两线圈的见效相当于一个匝数为两线圈匝数之和的单个线圈，能变压3若a、c相接，b、d相接后辩解接上沟通电源，相当于两匝数相当仅讨论此状况的线圈并联，电压跟匝数的关系与单个线圈相同对副线圈同理可讨论图1746综上解析：变压器不用然都能改变沟通电的电压【学习形式指导】例11998年全国一理想变压器，原线圈匝数n11100，接在电压为220V的交流电源上，当它对11只并联的“36V，60W”灯泡供电时，灯泡正常发光，由此可知该变压器副线圈的匝数n2_，经过原线圈的电流I1_A解题形式：公式法U1n1变压器的规律用公式表示为:变压比公式:U2n2对几

20、个副线圈的状况也成立；I1n2变流比公式:I2n1只合用于原、副线圈各一个的状况对多个副线圈的状况，利用理想变压器输入功率和输出功率相当的关系列关系式解析:因为11只并联的“36V，60W”灯泡正常发光，因此副线圈输出的电压必为36U2361100U1212211220匝180匝V由U/Un/n，得nn每只灯泡正常发光时的电流由P2I2U2得60522236A3AIP/U55副线圈中的电流I211I23A因I1/I2n2/n1，故In2I2180551n111003A3A讨论：解本题用到的知识，就是理想变压器的电压比和电流比这两个基本公式只需是办理变压器的问题正常都离不开这两个公式，除此以外，

21、还常用“本题的原线圈电流也可用“P入P出”求解本题的输出功率P入P出”这一关系P出1160W660W，P出660P入I1U1I1220，故I1U1220A3A例2如图1747所示，理想变压器原副线圈的匝数比为12，电源电压为220V，A是额定电流为I01A的保险丝，R为可调电阻，为不使原线圈中电流超出I1，R的阻值最低不小于多少欧?图1747解题形式：公式法解析:因为保险丝的额定电流为I01A，因此原线圈中赞成输入的最大电流I1I01A有效值，则变压器的最大输入功率为P1U1I12201W220W由，得电阻R两头电压为n2U12U2n11220V440V因为P入P出，则变压器最大输出功率212

22、20WPP由PU22，知P最大时，R最小，则R的最小值为R22U224402RP2220880I0为有效值讨论:保险丝熔断属于电流的热效应，额定电流【知识拓展】迁移例31997年全国如图1748所示的甲、乙两电路中，当a、b两头与、ef两头辩解加上220V的沟通电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110V若辩解在c、d两头及g、h两头加上110V的沟通电压，则a、b间及e、f间的电压辩解为图1748A220V、220VB220V、110VC110V、110VD220V、0V解析:当a、b间接220V电压时，c、d间电压为110V，说明c、d间线圈的匝数为原线圈匝数的一半；反过来当c、d间接

23、110V电压时，a、b间电压应为220V当e、f间接220V电压时，g、h间电压为110V，说明g、h间电阻为e、f间电阻的一半；当、h间接110V电压时，e、g间没有电流，e、g间电压为零，因此、f间电压ge与g、h间电压相当，均为110V讨论:变压器既可升压，也可降压，但滑动变阻器变压时，只好降压，不可以够升压求解本题常有的过错是好多人受变压器变压的影响，认为g、h间接110V电压时，、间电压ef也为220V而错选A这是没有搞清楚变压器变压与变阻器分压的差异所致例4汽车等交通工具顶用电火花点燃汽油混淆气，如图1749所示已知汽车蓄电池电压为12V，变压器匝数之比为1100，当开关S闭合后，

24、火花塞上电压为多少？当开关S从闭合到忽然断开，可为火花塞供给瞬时高电压，产生电火花蓄电池供给的是直流电，为何变压器的副线圈也能获得高电压呢？图1749解析：当开关S闭合后，变压器的原线圈中是恒定电流，铁芯中的磁通量不变，副线圈中没有感觉电动势，火花塞上电压为零当开关从闭合到忽然断开，铁芯中磁通量忽然变小，在副线圈会产生一个瞬时高电压脉冲高电压可达花104V左右，使火花塞产生电火讨论：1解题中很简单出现套用电压公式求出U21200V的过错结果除掉过错方法：掌握变压器的工作原理，副线圈中没有磁通量变化，不可以够产生感觉电动势2当开关忽然翻开时，副线圈中磁通量忽然变成零，/t很大，可产生高电压，与原线圈上电压是沟通还是直流没关发散在变压器问题中，副线圈上正常都有负载接入，要注意负载变化对电路的影响假如说负载增大，要知道是指负载的电阻变大；假如说负载增加，因各负载在副线圈上正常为并联接入，并联负载越多，总电阻越小，故提到负载增加时，要知道是副线圈上所接的总电阻变小【同步达纲训练】1在正常工作的理想变压器的原副线圈中，数值