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1、2022年高二物理变压器(二课时)一、教学目的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3理解理想变压器的原、副线圈中电流与匝数的关系4知道几种常见的变压器二、教学重点：变压器的工作原理和工作规律三、教学难点：理解副线圈两端电压是与原线圈频率相同的交变电流，推导变压器原、副线圈电流与匝数的关系四、教具：变压器、交流电压表、学生电源、自耦变压器、灯泡等五、教学方法：讲授、演示实验六、课时安排：1课时七、教学过程 （一）引入新课电灯、电饭锅、洗衣机、电冰箱等用电器需要220V的电压，随身听只需36V的电压，而彩色
2、电视机显像管却需要1000V以上的高压电，而照明电路电压只有220V，那么如何使额定电压不是220V的电器设备正常工作呢？铁芯原线圈副线圈12343412U1U2U2U1图.1（二）进行新课1介绍变压器的构造由一个闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。如图1所示。原线圈：跟电源相连，用绝缘线绕成的副线圈：跟负载相连，用绝缘线绕成的闭合铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢薄片叠合而成。强调：线圈必须绕在铁芯上。2变压器的工作原理演示实验当原线圈接入交变电压时，副线圈两端拉入交变电压表会有读数，若原线圈不接电源，副线圈接入的交流电压表没有读数。如图2。提问1：原、副线圈并没有直接连接，为什么副线圈两端的电压表
3、会有读数？答：是铁芯使原、副线圈发生了联系，原线圈中接入了交变电流，则副线圈中就有交变电流产生。U3U1U212V图2引导学生用电磁感应的知识来分析问题。讨论：（1）套在变压器铁芯上的两只线圈起什么作用？强调：原、副线圈之间是通过交变磁场相互联系的从能量的角度看，显然变压器不能产生电能，它只是通过交变磁场传输电能。（2）根据刚才分析，原、副线圈即使不套在闭合铁芯上，它们之间仍然存在电磁感应关系，那么为什么说铁芯是变压器的必要组成部分？演示实验将一只灯泡串接在变压器副线圈两端，调节变压器，使灯泡正常发光，然后拆去变压器铁芯的一边，使铁芯不闭合。立刻可看到灯泡变得很暗。说明：没有铁芯但靠得很近的原
4、、副线圈的确存在互感关系，但它传输电能的效率太差，因为大部分磁感线都流失在线圈外，漏失的磁感线不会在原、副线圈之间起传输电能作用。而铁芯由于被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯上，大大增强了变压器传输电能的效率。小结：原、副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都相同，由于原、副线圈中有交变电流而发生了互感现象，使电能可以通过磁场从原线圈到达副线圈。（3）原、副线圈之间的电压关系提问2：感应电动势的大小与什么有关？（磁通量变化率线圈匝数）由于原、副线圈中的电流共同产生的磁通量相同，因而这两个线圈的每匝产生的感应电动势相等。推导变压比公式：原、副线圈中产生感应电动势大小分别为： ，由此
5、可得： 根据自感现象，原线圈中感应电动势E1起阻碍电流变化的作用，跟加在原线圈两端电压U1的作用相反，且电阻很小，则有E1U1。副线圈相当于一个电源，感应电动势E2相当于电源的电动势，内阻很小，则有E2U2，故： 结论：理想变压器（这种忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器称为理想变压器）的原、副线圈的两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。从能量角度看，变压器不能产生电能，它只是通过交变磁场传输电能。问：变压器能不能改变直流电压？指出：（1）n2n1 时，U2U1，称升压变压器 （2）n2n1 时，U2U1，称降压变压器（4）变压器原、副线圈电流与匝数的关系大型变压器铁芯中漏磁可以忽略不
6、计，电能没有通过电磁波辐射出去，铜导线绕成的线圈电阻很小，不计导线上的热损失。硅钢片极薄，且彼此绝缘，由于电感产生的涡流可忽略不计。所以大型变压器均可认为是理想变压器，即无任何电能损失。因此：P入P出，即I1U1I2U2，而U1/U2=n1/n2所以：强调指出：以上结论仅限于副线圈只有一个的情况，但无论有几个副线圈，对理想变压器，P入P出恒成立。提问：根据以上分析，请同学想想看，原、副线圈的导线粗细为不什么不同？这样做有什么好处？3介绍几种常见的变压器：自耦变压器、调压器、互感变压器等。（三）巩固练习为了安全，机床上照明电灯用的电压是36V，这个电压是把220V的电压降压后得到的，如果变压器的
7、原线圈是1140匝，副线圈是多少匝？用这台变压器给40W的电灯供电，原、副线圈中的电流各是多大？（187匝，I10.182A， I21.1A）（四）作业布置1课文练习三（2）（3）做在作业本上2完成练习三其它题目，阅读224页阅读材料汽油机点火装置第2课时一、教学目的l、巩固基础知识，进一步理解变压器2、培养学生利用所学知识解决实际问题的能力二、教学重点：巩固基础知识，进一步理解变压器三、教学难点：培养学生利用所学知识解决实际问题的能力四、教学方法：复习提问、讲练结合五、课时安排：1课时六、教学过程：（一）基础知识复习1变压器的构造：原线圈、副线圈、铁心2变压器的工作原理在原、副线圈上由于有交
8、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。3理想变压器磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。4理想变压器电压跟匝数的关系： U1/U2= n1/n2说明：对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。即有=。这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁心内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。5理想变压器电流跟匝数的关系I1/I2= n2/
9、n1 （适用于只有一个副线圈的变压器）说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+再根据U2=U1， U3=U1 ， U4=U4可得出：n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+6注意事项（1）当变压器原副线圈匝数比()确定以后，其输出电压U2是由输入电压U1决定的(即U2=U1)但若副线圈上没有负载 ， 副线圈电流为零输出功率为零 ， 则输入 功率为零，原线圈电流也为零，只有副线圈接入一定负载，有了一定的电流，即有了一定的输出功率，原线圈上才
10、有了相应的电流（I1=I2），同时有了相等的输入功率，（P入=P出）所以说：变压器上的电压是由原线圈决定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。（二）例题精讲图1【例1】如图1所示，理想变压器铁芯上绕有A、B、C三个线圈，匝数比为nAnBnC=421，在线圈B和C的两端各接一个相同的电阻R，当线圈A与交流电源连通时，交流电流表A2的示数为I0，则交流电表A1的读数为_I0 。【分析与解】此题如果轻易用电流强度与匝数成反比的关系来解，即得出IA=0.5I0就错了。应该注意到变压器副线圈有多组，电流反比关系不成立，但电压与匝数成正比的关系还是成立的，应先根据这一关系求出C组线圈电压，再根据R相
11、等的条件求出C组电流，由和，得IC=0.5I0 .此后利用关系式 nA IA=nB nB +nC nC即 4IA=2I0+10.5I0 得IA=0.625I0图2【例2】如图2所示电路中要使电流表读数变大，可采用的方法有 （ ）A .将R上的滑片向上移动. B . 将R上的滑片向下移动. C .将电键S由1掷向2 C . 将电键S由1掷向3【分析与解】在输入 电压和匝数比一定的情况下，输出电压U2是一定的，当R减小时，由I=可知电流表读数变大，故应向下移动，(B)正确.在输入电压U1一定的条件下，减小匝数比，则输出电压U2增大，（U2=U1），故电流强度增大，应掷向2 (C)正确，所以正确的答
12、案是（B、C）【例3】将电阻R1和R2如图3甲所示接在变压器上，变压器原线圈接在电压恒为U的交流电源上，R1和R2上的电功率之比为2：1，若其它条件不变，只将R1和R2改成如图乙接法，R1和R2上的功率之比为1：8。若甲图中原线圈电流为I1，乙图中原线圈电流为I2，求：（1）两组副线圈的匝数之比；（2）I1和I2之比。【分析与解】：（1）甲图中R1和R2串联，电流相同，功率与电阻成正比，所以有图3 R1=2R2（1） 设三组线圈的匝数分别是n1 ，n2 ，n3，两组副线圈上的电压分别是U2和U3，易得U2=U U3=U乙图中R1和R2上的功率之比为18即 8 （2）联列（1）式和（2）式解得
13、=（2）设甲图中输出功率为P1，则P1=（）2/（R1+R2）设乙图中输出 功率为P2，则P2=（）2/R1+（）2/R2以R1=2R2，n3=2n2代入，可得： 。由于输入功率等于输出功率，所以甲、乙两图中输入功率之比也为，根据P=IU，电压恒定，所以两图中电流之比I1：I2=2：3【例4】发电厂输出的交流电压为2.2万伏，输送功率为2.2106瓦，现在用户处安装一降压变压器，用户的电压为220伏，发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22欧，求，(1)输电导线上损失的电功率;(2)变压器原副线圈匝数之比。【分析与解】（1）应先求出输送电流，由线=P总/U总=2.2106 2.2104=100(
14、A) 则损失功率为P损=I线2R线=100222=2.2105 (w) (2)变压器原线圈电压U1为：U1=U总-U线= U总- I线R线=2.2104-10022=19800(V)所以原副线圈匝数比=19800/220=90.（三）巩固练习图11 .如图1所示，变压器输入交变电压U一定，两个副线圈的匝数为n2和n3，把一电阻先后接在a、b间和c、d 间时，安培表的示数分别为I和I，则I：I为（ ）A .n22 ，n32 B .， C . n2 ，n3 D . n32 ，n222 .有一个理想变压器，原线圈1200匝，副线圈400匝，现在副线圈上接一个变阻器R，如图2所示，则下列说法中正确的是 ( ) 图2A安培表A1与A2的示数之比为3，1 B伏特表V1与V2的示数之比为3，1C当变阻器滑动头向下移动时，原线圈的输入功率将增加D原、副线圈的功率之比为3，1图33如图3，一理想变压器原副线圈匝数比为4，1，图中五只电灯完全相同，若B、C、D、E都能正常发光，则A灯 （ ）A一定能正常发光 B比正常发光暗 C比正常发光亮 D一定被烧坏4 .在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原副线圈匝数分别为n1=600，n2=120，电源电压U1=220V，原线圈中串联一个0.2A的保险丝，为了保证保险丝不被烧坏，则(
