高二物理变压器教案.doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第四节变压器【教学目标】1、了解使用变压器的目的,知道变压器的基本构造,知道理想变压器和实际变压器的区别。2、知道变压器的工作原理,会用法拉第电磁感应定律解释变压器的变比关系。3、知道不同种类的变压器。【教学重点】变压器的工作原理,互感过程的理解及电压与匝数的关系。【教学难点】互感过程的理解,变比关系的推导和理解【教学方法】演示、推理、学生实验【教具】学生电源、可拆变压器、交流电压表、小灯泡、多用电表(交流电压档)【教学过程】引入新课今天我们要学习的是变压器这一节,在进入新课前,我们来看这样一组数据。投影:用电器额定工作电压用电器额定工作电压随身听3V机床上的照明灯3

2、6V扫描仪12V防身器3000V手机充电器4.2V 4.4V 5.3V黑白电视机显像管几万伏录音机6V 9V 12V彩色电视机显像管十几万伏提问:我们发现不同的用电器所需的额定电压是不同的,但是我国民用供电电压均为220V,怎样才能让这些工作电压不同的用电器正常工作呢?回答:用我们今天所要学习的设备变压器。演示实验:出示交流电源,用交流电压表(量程10V)测其电压为7V,若想用这个电源来使额定电压为3V的小灯泡正常发光,显然不能直接接电源,我们就可以利用变压器将电源电压降下来后再接灯泡。现象:灯泡能够正常发光。这说明变压器是能够改变交流电压的设备。过渡:为什么变压器会有这样的功能呢?就让我们先

3、从变压器的构造说起。一、变压器的构造最典型的变压器是由两个线圈和闭合铁芯构成。展示可拆变压器,左右各有一个线圈套在铁芯上,其中一个与电源相连的称为原线圈(或初级线圈),另一个与用电器相连的称为副线圈(或次级线圈)。线圈是由绝缘的导线绕制的。闭合的铁芯是由涂有绝缘漆的薄硅钢片叠加而成的。线圈与铁芯彼此绝缘。投影:变压器的示意图,原副线圈的匝数一般是不同的,n1和n2分别表示原线圈和副线圈的匝数,U1和U2表示原线圈和副线圈的端电压。提出疑问:从前面的实验中看到灯泡能够发光,说明副线圈两端是有电压的,但是线圈和铁芯彼此绝缘,不可能将原线圈的电能直接传送到副线圈来,那么这个电压是如何产生的呢?其实变

4、压器也是法拉第电磁感应现象的一种应用,我们可以具体来分析变压器是如何工作的。二、变压器的工作原理 分析:把交变电压加在原线圈上,原线圈中的交变电流产生交变的磁场,将铁芯磁化并在铁芯中产生交变的磁通量,这个交变的磁通量不但穿过原线圈,也穿过副线圈,所以也在副线圈中激发感应电动势。如果副线圈两端连着用电器,副线圈中就会产生交变电流。这一交变电流也产生交变的磁通量,交变的磁通量同样即穿过副线圈也穿过原线圈,所以也都会引起感应电动势。把原线圈引起的总感应电动势用E1表示,副线圈引起的总感应电动势用E2表示。显然,这一过程中原副线圈是互相感应的,我们就把原、副线圈中由于有交变电流而产生的互相感应的现象,

5、称为互感现象。因此,通过互感现象,副线圈中产生了感应电动势,相当于一个电源可以对外供电了。提问学生:若是接直流电源的话,副线圈两端还会有电压吗?演示实验:接直流电时,灯泡不亮,副线圈两端电压为零。从能量的角度解释,接交流电时,由于互感现象原线圈的电能先转化为磁场能再转化为副线圈的电能。而接直流电时,不能发生这样的能量转化。提问:在变压器通过交变磁场传输电能的过程中,闭合铁芯起什么作用?演示实验:取下可拆变压器的一块铁芯,使其不闭合,观察现象。发现灯变暗了,甚至不亮,而重新加上铁芯后,正常发光。说明:若没有铁芯,则磁感线漏失在空间中,只有一小部分穿过另一线圈,而加上铁芯后可以使磁感县绝大部分集中

6、在铁芯中,使得能量转化的效率大大提高了。三、理想变压器的变压规律若将漏失的磁通量忽略不计,可认为穿过原副线圈的磁通量相同变化情况也相同,则在每匝线圈中产生的感应电动势是一样的,但因为原副线圈的匝数不同,则有:E1 = n1 E2 = n2 由此可得 = 若将原线圈导线电阻忽略不计,则 U1 = E1。若将副线圈导线电阻忽略不计,则因为副线圈可以看成一个电源,忽略内阻,电动势等于路端电压,U2 = E2。 因此:=像这样忽略了原副线圈的电阻以及各种电磁能量损失的变压器,称为理想变压器。可见,理想变压器原副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数比。过渡:对于电压与匝数间的关系我们可以自己动手做实验验证一

7、下。学生实验:1、介绍仪器、4V学生交流电源投影:、小型变压器,不同于可拆变压器,两个线圈套在一起,每个线圈都标有匝数,铁芯上下拼成日字形状,使线圈处于铁芯的中间,这样同样能使得穿过原副线圈的磁通量相同。、万用表,可以测量交流电压,先使得转动旋钮调在交流电压10V量程挡上,读数可以在表盘上读取,测量时直接用表笔接触接线柱。2、测量,并记录数据n1n2n1/ n2U1U2U1/ U2601201:2120602:13、提问学生,并得到结论:、在误差范围内,有略有误差是因为,此时忽略了原副线圈的电阻和漏磁。、如果n2n1 ,则输出电压高,称升压变压器;如果n2n1 ,则输出电压低,称降压变压器。对

8、于理想变压器而言,还有一个重要特点是将铁芯中发热的能量忽略不计。我们知道绕在在铁芯上的线圈通交流电后会在铁芯中产生涡流,损失能量,但是铁芯如果用薄硅钢片叠加制成的话,可以使损失大大降低,甚至可以忽略不计。因此,理想变压器输入的电功率等于输出的电功率,即P1=P2U1I1=U2I2 由此可得,所以,理想变压器的原副线圈的电流跟他们的匝数成反比。由这一关系,可知若是高压线圈匝数多,但电流小,可用较细的导线,可以节省材料;若是低压线圈匝数少但是电流大,就要用较粗的导线。所以,我们可以从导线的粗细来判断其匝数的多少,进而判断使升压变压器还是降压变压器。四、几种常见的变压器投影图片1、自耦变压器特点:只

9、有一个线圈,滑动头P改变位置时,输出电压也会改变若将整个线圈作原线圈,则n2n1为降压变压器,若将整个线圈作副线圈,则n2n1为升压变压器。2、互感器应用:用于将高电压变成低电压,或将大电流变成小电流的变压器。这样可以测量高电压和大电流了。、电压互感器要求:原线圈并联进电路,副线圈接交流电压表,原线圈匝数大于副线圈匝数。、电流互感器要求:原线圈串联进电路,副线圈接交流电流表,原线圈匝数小于副线圈匝数。五、小结本节课主要学习了以下内容:1、 变压器由线圈和铁芯组成。2、 变压器可以改变交流电的电压和电流,利用了原副线圈的互感现象。3、 理想变压器:忽略一切电磁损耗,有P1=P24、 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。专心-专注-专业

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