变压器原理 教学设计.docx

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1、教学设计（二）整体设计教学目标一、知识目标1 .知道变压器的构造。理解互感现象，理解变压器的工作原理。2 .理解理想变压器原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问 题。3 .知道课本中介绍的几种常见的变压器。二、技能目标1 .用电磁感应去理解变压器的工作原理，培养学生综合应用所学知识的能力。2 .讲解理想变压器使学生了解建立物理模型的意义。三、情感态度目标1 .使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。2 .培养学生实事求是的科学态度。教学重点难点变压器工作原理。变压器是如何将原线圈的电能传输给副线圈的。教学方法实验探究、演绎推理。教学用具可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡

2、、自耦变压器、调压器、导线等。课时安排1课时教学过程引入新课师在实际应用中，常常需要改变交流的电压。大型发电机发出的交流，电压有几万伏, 而远距离输电却需要高达儿十万伏的电压。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10 000 V以上的高电压。交 流便于改变电压，以适应各种不同需要。变压器就是改变交流电压的设备。这节课我们学习 变压器的有关知识。新课教学1 .变压器原理师出示可拆变压器，引导学生观察，变压器主要由哪几部分构成？生变压器是由闭合铁

3、芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。一个线圈跟电源连接，叫原 线圈（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：原线圈|厂二二二二副线圈 I II /点芯演示将原线圈接照明电源，交流电压表接到不同的副线圈上，观察交流电压表是否有 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，副线圈两端的交流电压是如何产生的？请同学 们从电磁感应的角度去思考。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

4、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、副线圈中由有交变电流而发生的互相感应现象，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？师如果无铁芯，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

5、及线圈匝数成正比。师生共同活动：(1)实验探究得出理想变压器的变压比关系。(2)推导理想变压器的变压比公式。设原线圈的匝数为N”副线圈的匝数为N2,穿过铁芯的磁通量为，则原副线圈中产 生的感应电动势分别为E=NiE=NiAOiAt口 NT A 2E2 = N2H在忽略漏磁的情况下，A6=2，由此可得Ei NiE2 N2在忽略线圈电阻的情况下，原线圈两端的电压U1与感应电动势E1相等，则有U1=E； 副线圈两端的电压U2与感应电动势E2相等，则有U2 = E2。于是得到Ui Niu2 n2师请同学们阅读教材，回答下列问题：(1)什么叫理想变压器？(2)什么叫升压变压器？(3)什么叫降压变压器？(

6、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忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器，叫做理想变压器。生2当N2Ni时，U2Ui，这样的变压器叫升压变压器。生3当N2VN1时，U22特性曲线可知，当负载为电阻性及电感性时，U2随12的增大而下降，并且功率因数COS2愈小，火下降愈厉害；当负载为电容性时，火随L的增大而升高，U2WE2,故#工暑=春。U2 匕 2 N2不过由于电压变动率一般在5%左右，所以近似认为杉=引，即理想变压器的电压关系成立。 512(3)原、副绕组的电流关系由磁势平衡方程，可得到实际变压器原、副绕组的电流关系：h=Io,12。因为变压器运行在额定负

7、载时，I。只占11的百分之几，故可略去，即有h =券12。如只考虑数值关 Ni系，则有七=/，这就是理想变压器的电流关系式。这里我们要指出，当变压器运行在轻载或空载状态时，I|/l2 = N2/Nl不成立，原因是此时Io与L相比，绝对不可以忽略。(4)功率传输关系及效率效率曲线实际变压器输入、输出功率关系为P|=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n = PI/P2X10。， 效率n与输出功率的关系如图所示。如忽略PFe和PCU，则得到理想变压器功率传输关系：P|=P2和11=10。由于大型变 压器运行在额定值附近时，效率可达97%99.5%,故此时理想变压的关系式均成立。不过 请注意，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P|=P2、n= 100%均不成立。