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2019-2020年高中物理 變壓器1教案 人教版第二冊(cè) 一、教學(xué)目的 1．知道變壓器的構(gòu)造，理解互感現(xiàn)象，理解變壓器的工作原理 2．理解理想變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，能應(yīng)用它分析、解決基本問題 3．理解理想變壓器的原、副線圈中電流與匝數(shù)的關(guān)系 4．知道幾種常見的變壓器 二、教學(xué)重點(diǎn)：變壓器的工作原理和工作規(guī)律 三、教學(xué)難點(diǎn)：理解副線圈兩端電壓是與原線圈頻率相同的交變電流，推導(dǎo)變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系 四、教　　具：變壓器、交流電壓表、學(xué)生電源、自耦變壓器、燈泡等 五、教學(xué)方法：講授、演示實(shí)驗(yàn) 六、課時(shí)安排：1課時(shí) 七、教學(xué)過程 （一）引入新課 鐵芯 原線圈 副線圈 1 2 3 4 3 4 1 2 U1 U2 U2 U1 圖.1 電燈、電飯鍋、洗衣機(jī)、電冰箱等用電器需要220V的電壓，隨身聽只需3－6V的電壓，而彩色電視機(jī)顯像管卻需要1000V以上的高壓電，而照明電路電壓只有220V，那么如何使額定電壓不是220V的電器設(shè)備正常工作呢？ （二）進(jìn)行新課 1．介紹變壓器的構(gòu)造 由一個(gè)閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成的。如圖1所示。 原線圈：跟電源相連，用絕緣線繞成的 副線圈：跟負(fù)載相連，用絕緣線繞成的 閉合鐵芯是由涂有絕緣漆的硅鋼薄片疊合而成。 強(qiáng)調(diào)：線圈必須繞在鐵芯上。 2．變壓器的工作原理 ［演示實(shí)驗(yàn)］當(dāng)原線圈接入交變電壓時(shí)，副線圈兩端拉入交變電壓表會(huì)有讀數(shù)，若原線圈不接電源，副線圈接入的交流電壓表沒有讀數(shù)。如圖2。 提問1：原、副線圈并沒有直接連接，為什么副線圈兩端的電壓表會(huì)有讀數(shù)？ 答：是鐵芯使原、副線圈發(fā)生了聯(lián)系，原線圈中接入了交變電流，則副線圈中就有交變電流產(chǎn)生。 U3 U1 U2 12V 圖2 引導(dǎo)學(xué)生用電磁感應(yīng)的知識(shí)來分析問題。 討論： （1）套在變壓器鐵芯上的兩只線圈起什么作用？ 強(qiáng)調(diào)：①原、副線圈之間是通過交變磁場相互聯(lián)系的 ②從能量的角度看，顯然變壓器不能產(chǎn)生電能，它只是通過交變磁場傳輸電能。 （2）根據(jù)剛才分析，原、副線圈即使不套在閉合鐵芯上，它們之間仍然存在電磁感應(yīng)關(guān)系，那么為什么說鐵芯是變壓器的必要組成部分？ ［演示實(shí)驗(yàn)］將一只燈泡串接在變壓器副線圈兩端，調(diào)節(jié)變壓器，使燈泡正常發(fā)光，然后拆去變壓器鐵芯的一邊，使鐵芯不閉合。立刻可看到燈泡變得很暗。 說明：沒有鐵芯但靠得很近的原、副線圈的確存在互感關(guān)系，但它傳輸電能的效率太差，因?yàn)榇蟛糠执鸥芯€都流失在線圈外，漏失的磁感線不會(huì)在原、副線圈之間起傳輸電能作用。而鐵芯由于被磁化，絕大部分磁感線集中在鐵芯上，大大增強(qiáng)了變壓器傳輸電能的效率。 小結(jié)：原、副線圈有共同的鐵芯，穿過它們的磁通量和磁通量的變化時(shí)刻都相同，由于原、副線圈中有交變電流而發(fā)生了互感現(xiàn)象，使電能可以通過磁場從原線圈到達(dá)副線圈。 （3）原、副線圈之間的電壓關(guān)系 提問2：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與什么有關(guān)？ （①磁通量變化率　②線圈匝數(shù)） 由于原、副線圈中的電流共同產(chǎn)生的磁通量相同，因而這兩個(gè)線圈的每匝產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等。推導(dǎo)變壓比公式： 原、副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小分別為： ， 由此可得： 根據(jù)自感現(xiàn)象，原線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1起阻礙電流變化的作用，跟加在原線圈兩端電壓U1的作用相反，且電阻很小，則有E1＝U1。副線圈相當(dāng)于一個(gè)電源，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻很小，則有E2＝U2， 故： 結(jié)論：理想變壓器（這種忽略原、副線圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器稱為理想變壓器）的原、副線圈的兩端電壓之比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)比。從能量角度看，變壓器不能產(chǎn)生電能，它只是通過交變磁場傳輸電能。 問：變壓器能不能改變直流電壓？ 指出：（1）n2＞n1 時(shí)，U2＞U1，稱升壓變壓器 　　 （2）n2＜n1 時(shí)，U2＜U1，稱降壓變壓器 （4）變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)系 大型變壓器鐵芯中漏磁可以忽略不計(jì)，電能沒有通過電磁波輻射出去，銅導(dǎo)線繞成的線圈電阻很小，不計(jì)導(dǎo)線上的熱損失。硅鋼片極薄，且彼此絕緣，由于電感產(chǎn)生的渦流可忽略不計(jì)。所以大型變壓器均可認(rèn)為是理想變壓器，即無任何電能損失。 因此：P入＝P出，即I1U1＝I2U2，而U1/U2=n1/n2 所以： 強(qiáng)調(diào)指出：以上結(jié)論僅限于副線圈只有一個(gè)的情況，但無論有幾個(gè)副線圈，對(duì)理想變壓器，P入＝P出恒成立。 提問：根據(jù)以上分析，請(qǐng)同學(xué)想想看，原、副線圈的導(dǎo)線粗細(xì)為不什么不同？這樣做有什么好處？ 3．介紹幾種常見的變壓器：自耦變壓器、調(diào)壓器、互感變壓器等。 （三）鞏固練習(xí) 為了安全，機(jī)床上照明電燈用的電壓是36V，這個(gè)電壓是把220V的電壓降壓后得到的，如果變壓器的原線圈是1140匝，副線圈是多少匝？用這臺(tái)變壓器給40W的電燈供電，原、副線圈中的電流各是多大？（187匝，I1＝0.182A， I2＝1.1A） （四）作業(yè)布置　 1．課文練習(xí)三　（2）（3）做在作業(yè)本上 2．完成練習(xí)三其它題目，閱讀224頁閱讀材料《汽油機(jī)點(diǎn)火裝置》