变压器教案

第1页选修32第五章第4节变压器教案高二级物理科集体备课小组一学习目标1了解变压器的构造及几种常见的变压器理解变压器的工作原理2掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题3掌握理想变压器的功率关系并能推导出原副线圈的电流关系学习重难点1理解变压器的工作原理变化规律及物理量间的关系2理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题原副线圈的电流关系二学习过程一自学生疑引入我们可能会知道一般中型和大型发电机输出电压等级有63kv105kv1575kv等而家庭用的电压只有220v工厂用的电压是380v这样为了适应不同的需要就要引入改变电压的设备变压器约1分钟让学生看课本约5分钟引导学生围绕本节学习目标重难点知识可以提出以下问题约4分钟生疑1变压器的原理及电压与匝数的关系问题设计把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上一个线圈通过开关连到交流电源的两端另一个线圈连到小灯泡上如图1所示图11小灯泡能发光吗为什么2若小灯泡发光那么小灯泡两端电压与什么因素有关3若将原线圈接到恒定的直流电源上小灯泡亮不亮分析讨论小灯泡亮或不亮的原因生疑2理想变压器中的功率关系及电流关系问题设计1什么是理想变压器理想变压器原副线圈中的功率有什么关系2若只有一个副线圈原副线圈中的电流与匝数有什么关系第2页3若有多个副线圈时电流与匝数间的关系是什么二探疑解惑约20分钟先让学生进行小组探究讨论然后再通过提问确定学生对生疑问题的理解程度教师对学生的回答进行表扬和说明最后师生合探并展示结论展示生疑1的结论答案1能发光当左边线圈加上交变电压时左边线圈中就有交变电流它在铁芯中产生周期性变化的磁场根据法拉第电磁感应定律知在左右线圈中都要产生感应电动势右线圈作为电源给小灯泡供电小灯泡就会发光2左右线圈中每一圈上磁通量的变化率t都相同若左边匝数为n1则E1n1t若右边匝数为n2则E2n2t故有E1E2n1n2若忽略左边线圈的电阻则有E1E电源这样看来小灯泡两端电压与左侧交流电源电动势及两线圈匝数比n1n2都有关系3不亮原线圈接到恒定直流电源上通过原线圈的电流的大小方向均不变它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变因此在副线圈中不会产生感应电动势副线圈两端没有电压所以小灯泡不亮这种现象说明变压器不能改变恒定电流的电压要点提炼1互感现象是变压器的工作基础因此变压器只对变化的电流起作用对恒定电流不起作用后两空填变化或恒定2变压器不能填能或不能改变交变电流的频率3变压器中的电压关系1只有一个副线圈U1U2n1n22有多个副线圈U1n1U2n2U3n34原副线圈的地位1原线圈在其所处回路中充当负载2副线圈在其所处回路中充当电源展示生疑2的结论1答案理想变压器的理想化条件一般指的是忽略原副线圈内阻上的分压忽略原副线圈磁通量的差别忽略变压器自身的能量损耗所以理想变压器的输入功率等于输出功率即P入P出2答案由能量守恒定律有P入P出即U1I1U2I2所以I1I2U2U1n2n13答案若有多个副线圈P1P2P3即U1I1U2I2U3I3将U1U2U3n1n2n3代入得n1I1n2I2n3I3要点提炼第3页1理想变压器的特点1变压器铁芯内无漏磁无发热损失2原副线圈不计内阻即无能量损失实际变压器特别是大型变压器一般可以看成理想变压器2功率关系P入P出3电流关系1若只有一个副线圈有I1U1I2U2即I1I2n2n12当有多个副线圈时I1U1I2U2I3U3得I1n1I2n2I3n3三巩固拓展约10分钟1巩固练习例1对变压器的原理的理解关于理想变压器的工作原理以下说法正确的是BCA通过正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B穿过原副线圈的磁通量在任何时候都相等C穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势D原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈例2理想变压器基本规律的应用理想变压器连接电路如图2甲所示已知原副线圈匝数比为101当输入电压波形如图乙时电流表读数为2A则D图2A电压表读数为282VB电压表读数为282VC输入功率为564WD输入功率为40W例3理想变压器基本规律的应用如图3所示为理想变压器原线圈的匝数为1000匝两个副线圈的匝数n250匝n3100匝L1是6V2W的小灯泡L2是12V4W的小灯泡当原线圈接上交流电压时L1L2都正常发光那么原线圈中的电流为C图3第4页A160AB130AC120AD110A例4理想变压器中的动态分析如图4所示为一理想变压器K为单刀双掷开关P为滑动变阻器的滑动触头U1为加在原线圈两端的交变电压I1为原线圈中的电流则图4A保持U1及P的位置不变K由a扳向b时I1将增大B保持U1及P的位置不变K由b扳向a时R消耗功率减小C保持U1不变K接在a处使P上滑I1将增大D保持P的位置不变K接在a处若U1增大I1将增大解此类题的方法对理想变压器进行动态分析的两种常见情况1原副线圈匝数比不变分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况进行动态分析的顺序是RI2P出P入I12负载电阻不变分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况进行动态分析的顺序是n1n2U2I2P出P入I1解析保持U1及P的位置不变K由a扳向b时n1减小n2n1增大由U2n2n1U1知U2变大则输出电流I2增大输出功率增大输入功率也增大由P1U1I1知I1增大A正确同理K若由b扳向aR消耗功率将减小B正确U1不变K接在a处使P上滑时I2减小I1也减小故C错保持P的位置不变K接在a处使若U1增大则U2也增大即I2U2R增大则P2增大P1P2故I1也应增大故D正确答案ABD例4变式题如图6所示理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2输电线的等效电阻为R开始时开关S断开当开关S接通时以下说法中正确的是图6A副线圈两端MN的输出电压减小B副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C通过灯炮L1的电流减小第5页D原线圈中的电流增大答案BCD解析由于输入电压不变所以当S接通时理想变压器副线圈MN两端输出电压不变并联灯泡L2总电阻变小由欧姆定律知流过R的电流增大电阻上的电压URIR增大副线圈输出电流增大根据输入功率等于输出功率I1U1I2U2得I2增大原线圈输入电流I1也增大UMN不变UR变大所以UL1变小流过灯泡L1的电流减小2本节小结3布置作业物理课本课后习题的第23题