高中物理变压器教案.docx

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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -变压器本节教材分析变压器是交变电路中常见的一种电器设备，也是远距离输送沟通电不行缺少的装置. 在讲解变压器的原理时， 要积极引导同学从电磁感应的角度说明：原线圈上加沟通电压产生沟通电 流，铁芯中产生交变磁通量，副线圈中产生交变电动势，副线圈相当于沟通电源对外界负载 供电 . 要向同学强调， 从能量转换的角度看，变压器是把电能通过磁场能转换成电能的装置， 经过转换后一般电压、 电流都发生了变化. 有的同学认为变压器铁芯是带电的. 针对这种错误熟悉， 可让同学依据电磁感应原理，经过独立摸索明白到变压器铁芯并不

2、带电，铁芯内部有磁场（铁芯外部磁场很弱）.要让同学明白，互感现象是变压器工作的基础. 要让同学在学习电磁感应的基础上懂得互感现象 . 这里的关键是明白原线圈和副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量变化时刻都是相同的 . 因而， 其中的感应电动势之比只与匝数有关. 这样， 原副线圈的匝数不同，就可以转变电压了.要使同学明白，抱负变压器是忽视了变压器中的能量损耗，它的输出功率与输入功率相等，这样才得出原、 副线圈的电压、 电流与匝数的关系. 在解决有两个副线圈的变压器的问题时， 不做统一的要求， 不必急于去分析这类问题，对学有余力的同学， 可引导他们进行分析争论. 变压器在生产和生活中有非常

3、广泛的应用. 课本中介绍了一些，教学中可依据实际情形向学生进行介绍，或看挂图、照片、实物或参观，以开阔同学眼界，增加实际学问.教学目标 一、学问目标1. 知道变压器的构造.2. 懂得互感现象，懂得变压器的工作原理.3. 懂得抱负变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题.4. 懂得抱负变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题.5. 知道课本中介绍的几种常见的变压器.二、技能目标1. 用电磁感应去懂得变压的工作原理，培育同学综合应用所学学问的才能.2. 讲解抱负变压器使同学明白建立物理模型的意义. （抓主要因素，忽视次要因素，排除无关因素）三、情感态度目标1

4、. 使同学体会到能量守恒定律是普遍适用的.2. 培育同学实事求是的科学态度.教学重点变压器工作原理.教学难点变压器是如何将原线圈的电能传输给副线圈的.教学方法试验探究、演绎推理.教学用具可拆变压器、沟通电压表、沟通电流表、灯泡、自耦变压器、调压器、导线等.课时支配1 课时教学过程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -一、引入新课师在实际应用中，经

5、常需要转变沟通的电压. 大型发电机发出的沟通，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压. 各种用电设备所需的电压也各不相同. 电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V 的电压，机床上的照明灯需要36 V 的安全电压 . 一般半导体收音机的电源电压不超过10 V ，而电视机显像管却需要10000 V 以上的高电压. 沟通便于转变电压，以适应各种不同需要. 变压器就是转变沟通电压的设备. 这节课我们学习变压器的 有关学问 .二、新课教学1. 变压器原理师出示可拆变压器，引导同学观看，变压器主要由哪几部分构成？生变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成. 一个线圈跟电源连接，叫原线

6、圈（初级线圈） ，另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）. 两个线圈都是绝缘导线绕制成的 . 铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成.师画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：演示 将原线圈接照明电源，沟通电压表接到不同的副线圈上，观看沟通电压表是否有示数？生电压表有示数且示数不同.师 变压器原、 副线圈的电路并不相同，副线圈两端的沟通电压是如何产生的？请同学们从电磁感应的角度去摸索.生在原线圈上加交变电压 U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量 .这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势 . 如副线圈是闭合的， 在副线圈中就产生交变电流， 它

7、也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、 副线圈中同样引起感应电动势 . 副线圈两端的电压就是这样产生的 .师物理上把原副线圈中由于有交变电流而发生的相互感应现象，叫做互感现象. 互感现象是变压器工作的基础.生变压器的铁芯起什么作用？师 假如无铁芯， 并排放置的原副线圈也发生互感现象，但原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能. 如有铁芯，由于磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率.生原副线圈中，感应电动势大小跟什么有关系？师与线圈中磁通量变化率及线圈匝数成正比.师生共同活动：试验探究得出抱负变压器得变比关系推导抱负变压器的变压比

8、公式.设原线圈的匝数为N1，副线圈的匝数为N2，穿过铁芯的磁通量为，就原副线圈中产生的感应电动势分别为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -E1=N1 1t2E2=N2t在忽视漏磁的情形下，1=2，由此可得E1N1E2N 2在忽视线圈电阻的情形下，原线圈两端的电压U1 与感应电动势E1 相等，就有U1=E1。副线圈两端的电压U2 与感应电动势E2

9、 相等，就有U2=E2. 于是得到U 1N1U 2N 2师请同学们阅读教材，回答以下问题：（1）什么叫抱负变压器？（2）什么叫升压变压器？（3）什么叫降压变压器？（4）电视机里的变压器和复读机里的变压器各属于哪一类变压器？生 1忽视原、副线圈的电阻和各种电磁能量缺失的变压器，叫做抱负变压器.生 2当 N2 N1 时， U2U1，这样的变压器叫升压变压器.生 3当 N2 N1 时， U2U1，这样的变压器叫降压变压器.生 4电视机里的变压器将220 V 电压上升到10000 V 以上属升压变压器。复读机的变压器将 220 V 电压降到6 V ，属于降压变压器.师抱负变压器原线圈的输入功率与副线圈

10、的输出功率有什么关系？生 P 出=P 入师如抱负变压器只有一个副线圈，就原副线圈中的电流I 1 与 I 2 有什么关系？生据P出 =U2I 2，P 入=U1I 1 及 P 出=P入得：U2I 2=U1 I 1就： I 1U 2N 2I 2U 1N 1师绕制原副线圈的导线粗细一样吗？生粗细不一样. 高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细的导线。低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线.2. 几种常见的变压器师变压器的种类许多，请同学们阅读教材，明白几种常见的变压器，并回答以下问题：（1）自耦变压器有何特点？（2）自耦变压器如何作升压变压器？又如何作降压变压器？（3）互感器分为哪几类？（4）电压互

11、感器的作用是什么？（5）电流互感器的作用是什么？生 1自耦变压器只有一个线圈，滑动头位置变化时，输出电压会连续发生变化.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -生 2如把整个线圈作副线圈，线圈的一部分作原线圈，为升压变压器。如把线圈的一部分作副线圈，整个线圈作原线圈，为降压变压器.生 3互感器分为两类，即电压互感器和电流互感器.生4电压互感器用来把

12、高电压变成低电压. 它的原线圈并联在高压电路中，副线圈上接入沟通电压表，依据电压表测得的电压U2 和变压比，就可以算出高压电路中的电压.生5电流互感器用来把大电流变成小电流. 它的原线圈串联在被测电路中，副线圈上接入沟通电流表 . 依据电流表测得的电流I 2 和变流比，可以算出被测电路中的电流.三、小结本节课主要学习了以下内容：1. 变压器主要由铁芯和线圈组成.2. 变压器可转变交变电的电压和电流，利用了原副线圈的互感现象.3. 抱负变压器：忽视一切电磁损耗，有P输出 =P 输入可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结U 1N1U 2N 2I 1N 2I 2N1可编辑资料 - - -

13、欢迎下载精品名师归纳总结4. 日常生活和生产中使用各种类型的变压器，但它们遵循同样的原理.四、作业（略）五、板书设计六、本节优化训练设计1. 抱负变压器原、副线圈匝数比为n1 n2=10 1,如下列图 . 在原线圈中输入交变电压，其瞬时表达式为U1=2202 sin100 t V ，在副线圈两端接入一灯泡和一只沟通电压表，下面说法正确选项可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页，共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - -

14、- - - - - - - -A. 电压表的示数220 VB. 电压表的指针周期性左右偏转C.输出交变电压频率减为5 HzD.灯泡承担电压的最大值是220 V2. （ 1993 年全国）如下列图，一抱负变压器的原、副线圈分别由双线ab 和 cd（匝数都为 n1），ef 和 gh（匝数都为n2）组成，用I 1 和 U1 表示输入电流和电压，I 2 和 U2 表示输出电流可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结U 1和电压 . 在以下四种连接中，符合U 2n1I 1n 2的是n2 , I 2n1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A. b 与 c 连接，以a、d 为输入端。 f

15、 与 g 相连，以e、 h 为输出端B. b 与 c 相连，以a、d 为输入端。 e 与 g 相连， f 与 h 相连为输出端C. a 与 c 相连， b 与 d 相连为输入端。f 与 g 相连，以e、h 为输出端D. a 与 c 相连， b 与 d 相连为输入端。e 与 g 相连， f 、 h 相连为输出端3. 如下列图的抱负变压器供电线路中，如将开关S 闭合，电流表A1 的示数将 ，电流表 A2 的示数将 ，电流表A3 的示数将 ，电压表V1 的示数将 ，电压表V2 将 . （不考虑输电线电压损耗）4. 如图，在a、b 两端与 e、f 两端分别加上220 V 沟通电压时，测得c、d 间与

16、g、h 间电压均为 110 V ，如分别在c、 d 间与 g、h 间加 110 V 电压，就a、b 间与 e、f 间电压分别为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页，共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -A.220 V ， 220 VB.220 V ， 110 VC.110 V ， 110 VD.220 V， 05. 在绕制变压器时， 将两个线圈绕在如图变压器铁芯的左右两臂上， 当通以

17、沟通电时， 每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈， 另一半通过中间的臂 . 已知线圈 1、2 的匝数比 N1 N2=2 1，在不接负载情形下A. 当线圈1 输入电压220 V时，线圈2 输出 110VB. 当线圈1 输入电压220 V时，线圈2 输出电压55 VC.当线圈2 输入电压110 V时，线圈1 输出电压220 VD.当线圈2 输入电压110 V时，线圈1 输出电压110 V参考答案：1.A 2.AD3. V1、V2 均不变， A1 变大， A2 不变， A3 变大4.B 5.D备课资料抱负变压器与实际变压器抱负变压器是对实际变压器作抱负化处理后得到的结果. 中学物理教材对变压

18、器的争论，都 是在抱负化基础上进行的，即认为变压器线圈电阻为零，磁通量全部集中在铁芯中以及变压 器运行时内部损耗忽视不计. 由此导出原、 副绕组的电压平稳方程：U1=E1，U2=E2。电压关系：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结U 1N1U 2N 2I 1; 电流关系：I 2N 2和功率传输关系：P1=P2.N1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结上述关系基本上反映了变压器的运行规律，但抱负变压器与实际变压器存在肯定的差距，在某些条件下，这种差距仍相当大，以致个别公式并不适用. 下面从四个方面作进一步分析.（1）原、副绕组的电压平稳方程实 际 变 压 器 考 虑 了

19、线 圈 电 阻 以 及 漏 磁 通 的 影 响 ， 因 此 其 电 压 平 衡 方 程 为 ：空载时。负载运行时. 式中 R1、X1 和 R2、X2 分别为原副绕组可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结的电阻和漏电抗，I 0 为空载电流，U 20 为副边开路电压.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页，共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - -

20、 - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于电流I 1 （ I 0）在 R1、X1 上的压降与主磁感应电动势E1 相比数值很小，可以忽视，故有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结U 1 =-E1 . 同理，如将I 2 在 R2 和 X2 上产生的压降忽视，就在空载和负载下，均有U 2 = E 2 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结仅考虑数值大小，我们就得到了抱负变压器的电压平稳方程：面的分析可知，U2=E2 的处理是近似的.（2）原、副绕组的电压关系式

21、U 1 = E1 ， U2 = E 2 . 不过从下可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结对于实际变压器，空载时有UE, U 0=E ，因此U 1E1 = N1. 负载时从图所示的外可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1122U 20E2N 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结特性曲线可知，当负载为电阻性及电感性时，U2 随 I 2 的增大而下降，并且功率因数cos 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结愈小，U2 下降愈厉害。 当负载为电容性时， U2 随 I 2 的增大而上升， U2 E2, 故

22、 U 1U 2 E1N 1 .E 2N 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结不过由于电压变动率一般在5%左右，所以近似认为U 1 = N 1U 2N 2，即抱负变压器的电压关系成可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结立.（3）原、副绕组的电流关系由磁势平稳方程，可得到实际变压器原、副绕组的电流关系：I 1I 0N 2 IN12 . 由于变压器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结运行在额定负载时，I 0 只占I 1 的

23、百分之几，故可略去，即有I 1N 2 I 2 . 如只考虑数值N 1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结I 1关系，就有I 2N 2，这就是抱负变压器的电流关系式.N1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结这里我们要指出，当变压器运行在轻载或空载状态时，I 1/ I 2=N2/ N1 不成立， 缘由是此时I 0 与可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结I 1 相比，肯定不行以忽视.（4）功率传输关系及效率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精

24、选 - - - - - - - - - -第 7 页，共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -效率曲线实际变压器输入、 输出功率关系为P1=PFe+PCu+P2，式中 PFe 为铁损， 包括磁滞损耗和涡流损耗。 PCu 为铜损， 即电流在线圈电阻上消耗的功率. 变压器的效率=P1/ P2 100%,效率 与输出功率的关系如下列图.如忽视 PFe和 PCu，就得到抱负变压器功率传输关系： P1=P2 和 =100%.由于大型变压器运行在额定值邻近时，效率可达 97%99.5%，故此时抱负变压的关系式均成立 . 不过请留意，当变压器在轻载和空载条件下运行，其效率是比较低的，也就是此时 P1=P2、=100%均不成立 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页，共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载