《变压器》教案

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1、5.45.4 变压器变压器 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，也是远距离输电不可缺少的装置，对于变压器工作原理，要使学生在电磁距离输电不可缺少的装置，对于变压器工作原理，要使学生在电磁感应理论的基础上理解什么是互感现象，知道为什么原副线圈之间感应理论的基础上理解什么是互感现象，知道为什么原副线圈之间没有载流导线的连接，副线圈还可以输出电流？并进一步让学生通没有载流导线的连接，副线圈还可以输出电流？并进一步让学生通过实验探究得出变压器线圈两端的电压与匝数的关系。过实验探究得出变压器线圈两端的电压与匝数的关系。【教学目标教

2、学目标】知识与技能知识与技能1知道变压器的构造 2理解互感现象，理解变压器的工作原理 3理解理想变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决基本 问题 4理解理想变压器的原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决基本 问题 5知道课本中介绍的几种常见的变压器过程与方法过程与方法培培养学生的观察实验的能力与探究实验的能力，培养学生的分析推理能力和理 论联系实际的能力情感态度价值观情感态度价值观 通过对变压器知识的了解和探究，激发学生树立科学研究的目标，培养学生建 立积极进取的价值观【教学重难点教学重难点】1、重点：理想变压器的原、副线圈中电压与匝数，电流与匝数的关系 2、难点：分析

3、解决理想变压器基本问题教具教具：实验仪器为学生电源(低压交流 12V)、可拆变压器、多用电表(交流电压档)、导线教学方法教学方法 实验探究法 自主推理归纳法教学过程教学过程一、自主复习（提问）一、自主复习（提问）问题 1、产生感应电动势的条件是：_感 应电动势大小与_成正比法拉第电磁感应定律的表达式为 _ 问题 2、描述正弦交变电流的物理量有哪些？请同学们画出它的图像？ （爬黑板）二、新课引入二、新课引入家庭用的电灯、电饭煲、洗衣机的电源都是_V 的_电流， 而大型发电站发出的交变电压为几万伏，要想得到用户需要的电压，就必须经 过_改变电压手机电池的充电限制电压为 4.2 伏，工作电压为 3.

4、7 伏， 手机充电器直接插在 220 伏交变电压充电，这又是如何实现的呢？（出示幻灯 片生活中常见的变压器）三、新课讲述三、新课讲述（一）变压器 1定义：用来改变 的设备，称为变压器 说明：变压器不仅能改变交变电流的电压，也能改变交变电流的电流，但是不 能改变直流电流2构造及电路图符号：（出示幻灯片） 变压器由一个 铁芯和两个线圈组成的 原线圈：和 相连接的线圈（匝数为n1） 、也叫初级线圈 副线圈：和 相连接的线圈（匝数为n2） 、也叫次级线圈（见学案，提问）（二）理想变压器 老师介绍:理想变压器是一种 模型理想变压器是实际变压器的近似。 理想变压器有二个特点： （1）铁芯封闭性好，无漏磁现

5、象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量 都 （2）线圈绕组的电阻 ，无能损现象，也就是说“输入功率等 于输出功率” 说明：大型变压器能量损失都很小，可看作理想变压器，本章研究的变压器可 当作理想变压器处理 *（三）理想变压器的变压原理 交变电流 1 通过原线圈时在铁芯中激发 ，由于电流的的大小、方向都 在不断变化， 也在不断变化，变化的磁场在 中就产生了感应 电动势，如果副线圈与负载连成闭合回路，就会有交变电流 2 产生。所以说 变压器工作的原理是 现象，交变电流 2 同时在副线圈中也激发 ，原线圈也会产生感应电动势，也就是说变压器的原副线圈在相互感应着， 即 是变压器工作的基础。其实质是能量

6、转换：理想变压器是把电能转化为 ，又把磁场能转化为 的装置，即理想变压器输入功率 输出 功率.。 （见学案，提问学生，同学间相互补充，最后老师统一说法）老师引入问题问题：变压器是如何变压的：变压器是如何变压的 呢？有什么规律？这就是我们今天要探究呢？有什么规律？这就是我们今天要探究 的课题。的课题。（四） 、实验探究变压器的变压规律 （1） 、引导学生讨论探究的方案 让学生猜测原副线圈的电压与什么因素有关，由法拉第电磁感应定律公式可能 想到与线圈匝数有关。展示实验仪器：学生电源(低压交流 12V)、实验用变压 器、多用电表(交流电压档)；设计并画出实验电路图（学生电源变压器多 用电表） ；设计

7、实验操作步骤；记录实验数据，可以设计一个表格。 （2） 、学生演示实验-控制变量法 保持原线圈电压和匝数不变，改变副线圈匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压 的影响； 保持原线圈电压和副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，研究原线圈匝 数对副线圈电压的影响。 实验探究原副线圈电压与匝数的关系（实验探究原副线圈电压与匝数的关系（出示幻灯片）匝数比1:21:41:81:16U1U2（3） 、引导学生分析数据，并归纳出：原线圈电压和匝数不变时，副线圈匝数越多，副线圈电压 U2越大。原线圈电压和副线圈匝数不变时，原线圈匝数越 少，副线圈电压越高。在实验误差范围内，原副线圈电压比跟原副线圈的匝数 比成正比。 （五

8、） 、老师引导：理想变压器的基本关系推导（学生爬黑板，老师引领）原线圈中产生的感应电动势是原线圈两端的感应电动势 E1=n1/ t副线圈两端的感应电动势 E2=n2/ t若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U1=E2 （1）原副线圈两端的电压跟匝数成正比：2121 nn UU若n1n2，则U1U2升压变压器若n1n2，则U1U2降压变压器*让学生自主推导（爬黑板老师引领）：输出功率等于输入功率P出P入，U1 11U2I1I2U1I1U2I2 （2）原副线圈中的电流跟匝数成反比（仅限一个副线圈）：1221 nn II（3）原副线圈的交变电流的功率、周期T和频率f 。 （学生总结，老师评 价）

9、（六）师生共同总结：理想变压器的三个决定关系（见学案提问学生） （1）理想变压器 功率决定 功率当副线圈空载时，变压器的输出 功率为零，输入功率也为零，并且输入功率随着负载的变化而变化若同时有 多组副线圈工作，则 U1I1U2I2U3I3UnIn成立 （2）理想变压器 线圈两端电压由 线圈两端电压和匝数比所决 定无论副线圈是否有负载，是单组还是多组，每组副线圈两端电压与原线圈两端电压都满足 （老师及时解释）332211 nU nU nU（3）理想变压器 线圈中的电流决定 线圈中的电流原线圈中的 电流随副线圈中电流的增大而增大，当有几组副线圈时，原、副线圈中的电流 关系为 n1I1n2I2n3I

10、3，其中 n2、n3为工作的副线圈的匝数 、 （七） 、师生共同拓展：理想变压器工作中的逻辑关系（见学案）n1/n2确定时，输出电压 U2由输入电压 U1决定。即 U2=U1在 U1和 n1/n2确定时，原线圈上电流 I1由副线圈上电流 I2决定，即I1=I2其中 I2是由 U2和负载电阻 R 决定的，I2= （八） 、学生总结：变压器的作用（出示幻灯片） （提问学生，不怕学生出错， 老师及时纠错） 老师进一步提出问题，变压器能改变直流电吗？（出示幻灯片，提问老师要强 调） （九） 、老师介绍：几种常用的变压器（出示幻灯片） 1自耦变压器 2调压变压器 3互感器（阅读课本科学漫步） （老师强调

11、曾出现的问题） （见学案）电压互感器：把高电压变成低电压电流互感器：把大电流变成小电流四、及时总结（四、及时总结（出示幻灯片学习目标出示幻灯片学习目标）1.变压器及其原理 （1）构造：由原线圈、副线圈和闭合铁芯组成.12 nn12 nnRU2（2）原理：变压器是根据 原理工作的.当变压器原线圈上加交变电压 U1时，原线圈中就有交变电流，它的磁场在铁芯中产生交变磁通量.若绕在铁芯 上的副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变感应电流，由于这种互相感应， 原、副线圈虽不相连，电能却可以从原线圈传递到副线圈，如图所示.u u 1 1 2 2 n n R t电电 电电 电电提醒：不考虑铜损和铁损的变压器叫

12、理想变压器，理想变压器输入功率 输出功率. 2.理想变压器的基本关系式 （1）电压比：U1U2= 变压器输出电压由输入电压和匝数比决定，与用电器的电阻、变压器有无其他 线圈无关. （2）电流比：I1I2= 对只有一个副线圈的变压器成立. 原线圈上的输入电流 I1由匝数比和副线圈上的电流 I2所决定，而副线圈上的电 流 I2由变压器的输入电压、匝数比和负载电阻决定，即 I2=U2/R=U1n2/Rn1. 提醒：变压器输入功率由输出功率决定. 对多个副线圈同时接有负载时，由 P入=P出可得 I1U1=I2U2+I3U3+InUn或 I1n1=I2n2+I3n3+Innn.【例题解析例题解析】 （见

13、学案并出示幻灯片）（见学案并出示幻灯片） （学生爬黑板板书，老师评价）（学生爬黑板板书，老师评价） 例 1一理想变压器，原线圈匝数n11100，接在电压为 220 V 的交流 电源上，当它对 11 只并联的“36 V，60 W”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_180 匝_，通过原线圈的电流 I1_3_A五、板书设计五、板书设计六、出示达标测试（见学案并出示幻灯片）六、出示达标测试（见学案并出示幻灯片）七、布置作业七、布置作业 P P4343练习练习 2 2、3 3、4 4、5 5达标测试达标测试1、在正常工作的理想变压器的原副线圈中数值上不一定相等的物理量为（BC

14、）A交流电的频率 B电压的最大值 C电流的有效值 D电功率2对于理想变压器，下列说法中正确的是（ABC）A原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B原线圈的输入电流，随着副线圈的输出电流增大而增大C原线圈的电压，不随副线圈的输出电流变化而变化D当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零3一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入 和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2已知n1n2， 则（ABC ） AU1U2，P1P2 BP1P2，I1U2 DP1P2，I1I2 4图中，a、b为输入端，接交流电源，c、d为输出端，则输出电压大于输入 电

15、压的电路是（C）5用一理想变压器向一负载 R 供电，如图 1 所示,当增大负载电阻 R 时,原线圈 中的电流 I1和副线圈中的电流 I2之间的关系是(C )AI2增大,I1也增大 BI2增大,I1却减小CI2减小,I1也减小 DI2减小,I1却增大6如图 3 所示为一理想变压器和负载电阻 R,下列哪些做法可增加变压器的功率(BCD )A只减少副线圈匝数 B只减少原线圈匝数C只增加副线圈匝数 D只减小 R 的阻值7将输入电压为 220 V、输出电压为 6 V 的变压器,改装成输出电压为 30 V 的变压器,副线圈原来的匝数为 30 匝,原线圈的匝数不变,则副线圈应增加的匝数为(D )A150 匝 B144 匝 C130 匝 D120 匝8如图所示，一理想变压器初次级线圈的匝数比为 3:1，次级接三个相同的灯