2020年高中物理 5.4 变压器教案 3-2

变压器一、素质教育目标(一)知识教学点1．了解变压器的构造及工作原理。

2．掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。

3．掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。

(二)能力训练点1．通过观察演示实验，培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。

2．从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。

3．从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。

(三)德育渗透点1．通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。

2．让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。

3．培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度。

二、重点、难点、疑点及解决办法1．重点变压器工作原理及工作规律。

2．难点(1)理解副线圈两端的电压为交变电压。

(2)推导变压器原副线圈电流与匝数关系。

(3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义。

3．疑点变压器铁心是否带电即如何将电能从原线圈传输出到副线圈。

4．解决办法(1)通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。

(2)通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系。

(3)通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义。

三、课时安排3课时四、教具准备可拆式变压器、投影交流电流表(2只)、投影交流电压表(2只)、导线若干学生电源、小电珠(5只、2.5V，0.3A)、电键(4只)五、学生活动设计1．通过参与演示实验观察、数据处理、得出结论的全过程，使学生获得新知识。

2．通过提问引发学生思考，并应用学到的知识来解决实际问题。

4．通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。

六、教学过程(一)明确目标通过实验得出变压器工作规律并能运用解决实际问题。

(二)整体感知这节内容承上启下，它是电磁感应知识与交变电流概念的综合应用，体现出了交变电流的优点，为电能输送奠定了基础。

(三)重点、难点的学习与目标完成过程1．引入新课幻灯打出一组数据从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些元件是如何正常工作的呢？出示已拆录音机，指出变压器。

否仍成立？
学生推导
（三）范例分析、变式训练
例1：理想变压器原、副线圈匝数
比为10∶1，下列说法中正确的是
A．穿过原、副线圈每一匝磁通量
之比是10∶1
B．穿过原、副线圈每一匝磁通量
的变化率相等，但穿过每匝线圈的
磁通量并不相等
C．原、副线圈每一匝产生的电动
势瞬时值之比为10∶1
D．正常工作时，原、副线圈的输
入、输出功率之比为1∶1
例2：
例3:如图所示，分析滑片P向b端
滑动时，各表的读数变化情况。

①V1; ②
V2; ③
A1; ④
A2。

学生思考并解答
巩固变压器的
变压规律及工
作原理
（四）学以致用
1、学习完变压器，你能准确的说出
实验中小灯泡未被烧坏的原因了
吗？
交流发言
让学生体会科
学发明并不是
遥不可及的，
只要善于思
考。

对学生进
行情感态度和
价值观的教育（五）课堂总结、点评。

4变压器复习：1.法拉第电磁感应定律的内容是什么？数学表达式怎么写？2.电功率的定义是什么？定义式怎么写？引言:演示实验：要使额定电压为12V的灯泡正常发光，必须改变电压。

电路：原线圈接220V的交流电，副线圈接额定电压为12V的小灯泡。

现象：额定电压为12V的小灯泡正常发光。

结论：这个设备能够改变交变电流的电压。

实际应用中，常常需要改变交变电流的电压，例如：大型发电机产生的交流电，电压有几万伏，远距离输电需要高达几十万伏的电压，电饭煲、电磁炉、电冰箱、洗衣机需要220V 电压，电视机显像管需要10000V的高电压。

变压器就是改变交流电压的设备。

本节课我们就来研究变压器。

第1课时：变压器新课教学：一、变压器：改变交流电压的设备。

提出问题：变压器为什么能够改变交变电压呢？猜想：肯定与变压器的结构有关。

观察：闭合铁芯、原线圈、副线圈手摸：绝缘导线绕成线圈，涂绝缘漆的硅钢片叠合成闭合铁芯。

二、变压器原理1.结构线圈：原线圈和副线圈，由绝缘导线绕成；铁芯，由涂绝缘漆的硅钢片叠合而成。

2.电路符号：3.工作原理原线圈两端加交变电压，原线圈中就有交变电流流过，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变磁通量，交变磁通量既通过原线圈又通过副线圈，在原、副线圈中引起感应电动势；当副线圈闭合时，副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，这个交变磁通量既穿过副线圈，也穿过原线圈，在原副线圈中同样要引起感应电动势。

这种在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应的现象，叫做互感现象。

由于互感现象，虽然原线圈和副线圈并没有连接，但是电能通过磁场从原线圈转移到了副线圈。

归纳：变压器改变电压的原理是靠互感现象。

提出问题：变压器在转移电能的过程有没有能量损失？如果有能量损失，造成能量损失的原因是什么？4.能量损耗线圈电阻：交变电流流过原副线圈，由于线圈有电阻，线圈中会产生热量；铁芯：当线圈中通过交变电流时，在铁心中会产生涡流，引起铁芯发热；辐射电磁波：感应电流的磁场分布在整个空间中，并不能完全限制在铁芯中，一小部分磁感线漏在铁芯外面，导致穿过原、副线圈的磁通量并不相等，形成电磁波，辐射能量。

学
手机充电器 4.2V 4.4V5.3V 录音机 6V 9V 12V
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？
过
二、自主、合作、探究 自主、合作、 思考与讨论： 思考与讨论 右图中为了 讨论使小灯泡对于左侧的电源有什 使小灯泡发光， 对于左侧的电源有什么要求？并说明原因。 （提示： 么要求？（3 分钟） 恒定电流、交变电流）
过
程
教
探究：理想变压器的输出电流和输入电流之间的关系 探究：理想变压器的输出电流和输入电流之间的关系 电流和输入电流 1、从能量转化和守恒的角度来分析变压器里面的能量转化情况。 变压器输入的是 ，经过原线圈转化为 ， 通过铁芯传递到副线圈，经过副线圈转化为 。 2、对于理想变压器来说是没有能量损失的，所以理想变压器输入 的能量等于输出的能量， 也就是理想变压器的输出功率等于输入功 率。（输出功率决定输入功率 输出功率决定输入功率） 输出功率决定输入功率 3、理想变压器原副线圈的电流关系是怎样的？（提示：P=UI）
总结本节知识要点（2 分钟）
备注
课下练习 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等 （ ） A．交流的频率 B．电流的有效值 C．电功率 D．磁通量变化率 2、理想变压器的原线圈的匝数为 110 匝，副线圈匝数为 660 匝，若原线圈接在 6 V 的电池上，则副线圈两端电压为 （ ） A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V ） 3．理想变压器原、副线圈的电流为 I1、I2，电压为 U1、U2，功率为 P1、P2，关于它们的关系，正确的是 （ A.I2 由 I1 决定 B.U2 与负载有关 D.U1 由 U2 决定 C.P1 由 P2 决定 4．一台理想变压器原、副线圈匝数比为 22∶1，当原线圈两端输入 u1=220 2 sin314t V 的交变电压时，下列说法正确 的是 （ ）

课题：变压器人教版选修 3-2 第五章第四节教学目标一、知识与技能：1．了解变压器的构造及理解变压器的工作原理，2．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题，3．明白理想变压器是忽略了变压器的能量损失，它的输出功率等于输入功率4、能运用功率关系推导电流与匝数关系二、过程与方法：从探究“匝数与电压关系”全过程指导学生学习物理的思想与方法三、情感态度与价值观：认识变压器在现实生活中的应用，感受它的价值。

重点：1．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题，2．从电磁感应的角度和能量的转化与守恒的角度深刻理解变压器的工作原理难点：1．“探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系”实验，2．从能量的转化与守恒的角度理解变压器的工作原理。

教法：观察现象—进行猜想—设计实验—进行分析—得出结论—指导实践。

教具：学生电源、可拆变压器、多用电表、小灯泡、课型：新授课教学过程：一、引入新课我们国家民用统一供电均为220V，但在生活中的一些电器却需要不同的工作电压，比如可那这些元件是如何正常工作的呢？出示已拆录音机，指出变压器。

这就靠我们这节将要学习的变压器来实现升压、降压，从而使我们各类用电器在供电电压220V以下都能正常工作。

变压器又是如何实现变压的呢？二、新课教学探究一：变压器的构造问题：出示可拆变压器，仔细观察，变压器主要由哪几部分构成？变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.一个线圈跟电源连接，叫原线圈（或初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（或次级线圈）.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.画出变压器的结构示意图和符号：探究二：变压器的工作原理：按照书上所给的电路图接好线路，从电磁感应方面入手说明小灯泡为什么会亮？演示1：交流电源、闭合铁芯（实验结果小灯泡亮，目的是让学生亲自验证变压器的工作原理）演示2：恒定直流电源、闭合铁芯（实验结果小灯泡不亮，目的是让学生亲自体验变压器工作需要用交流电源，进一步完善和强化对变压器工作原理的认识）问题：原线圈接直流电时，副线圈灯泡不亮，原线圈接交流电时副线圈灯泡亮，这是为什么？子问题1：铁芯在传导电流吗？不会，如果是直流电也能亮，原副线圈都是用绝缘导线绕成，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成的。

变压器教学目标1. 知识与技能(1)知道变压器的构造及几种常见的变压器．(2)理解变压器的工作原理及理想变压器的特点．(3)掌握理想变压器的电压、电流、功率等规律．2. 过程与方法(1)通过实验，探究理想变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系，电流与匝数的关系．(2)通过探究变压器规律的实验，培养学生处理实验数据及总结概括能力．(3)通过自主探究和小组合作，培养自主探究、合作学习的能力．3. 情感、态度与价值观(1)了解变压器在生活中的应用．(2)让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想．教学重难点1．变压器工作原理及理想变压器的特点．2．理想变压器的电压、电流、功率等规律．3．推导变压器原副线圈电流与匝数的关系．教学准备闭合铁芯、学生电源、导线若干、小灯泡、可拆式变压器、交流电压表、开关、多媒体课件等．教学过程设计【自主学习】引导学生阅读课本P41“变压器的原理”的内容，3.变压器的工作原理：互感现象.副原线(3)铁芯不发热.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.2.理想变压器的基本规律(1)原、副线圈两端的电压跟匝数成正比，即U 1U 2＝n 1n 2.若n 1＞n 2，则U 1＞U 2，称为降压变压器. 若n 1＜n 2，则U 1＜U 2，称为升压变压器. (2)输出功率等于输入功率P 出＝P 入，U 1I 1＝U 2I 2. (3)原、副线圈中的电流跟匝数成反比，即I 1I 2＝n 2n 1.(4)原、副线圈的交变电流的周期T 和频率f 相同. 3.互感器(1)用途：把高电压变成低电压，或把大电流变成小电流. (2)分类：电压互感器、电流互感器.板书设计4 变压器一、变压器的原理1.变压器的构造：原线圈(初级线圈)、副线圈(次级线圈)、闭合铁芯,2.变压器示意图及符号：二、电压与匝数的关系1.理想变压器(1)无漏磁现象(2)线圈电阻不计(3)铁芯不发热2.理想变压器的基本规律(1)\f(U1,U2)＝\f(n1,n2)(2)P出＝P入，U1I1＝U2I2(3)\f(I1,I2)＝\f(n2,n1)(4)原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同,3.互感器,电压互感器、电流互感器。

4 变压器[学习目标］１.了解变压器的构造及几种常见的变压器．２.理解互感现象和变压器的工作原理．（重点)3。

掌握理想变压器的电压与匝数的关系及应用.（重点) 4.掌握理想变压器的功率关系，并导出原、副线圈中的电流关系及应用.(难点）一、变压器的原理１．变压器的构造由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成,如图所示.(１)原线圈:与交流电源连接的线圈,也叫初级线圈．(2)副线圈：与负载连接的线圈,也叫次级线圈.2.原理:互感现象是变压器的工作基础．原线圈中电流的大小、方向不断变化,在铁芯中激发的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．3．作用:改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率.4.注意（1)变压器不改变交变电流的周期和频率．（２)变压器只对变化的电流起作用,对恒定电流不起作用.(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的.二、电压与匝数的关系1.理想变压器（１）定义：没有能量损失的变压器．（２)特点ﻬ①变压器铁芯内无漏磁.②原、副线圈不计内阻,即不产生焦耳热．③铁芯中不产生涡流.２．原、副线圈的电压关系（１）对理想变压器,原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的错误!未定义书签。

，根据法拉第电磁感应定律有E1=n1＼f(ΔΦ,Δt),Ｅ2＝n２错误!,所以错误!未定义书签。

=错误!未定义书签。

(2)由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压U1＝Ｅ１,副线圈两端的电压U2=E2,所以错误!＝错误!。

当有多组线圈时,则有错误!未定义书签。

＝错误!＝错误!=…3.两类变压器（１）降压变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器.（2）升压变压器:副线圈的电压比原线圈电压高的变压器.１．思考判断(正确的打“√＂，错误的打“×”)(１）变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压．ﻩ（√)(2)实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器.ﻩ(√)(３）理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率.ﻩ(4）理想变压器是客观存在的.ﻩ（×)(５)错误!未定义书签。

第四节 变压器素养目标定位1.了解变压器的构造，理解变压器的工作原理．2.理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题．(重点＋难点)3.了解电压互感器和电流互感器． 素养思维脉络知识点1 变压器原理1．构造由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。

(1)原线圈：与__交流电源__相连的线圈。

(2)副线圈：与__负载__相连的线圈。

2．原理 __互感__现象是变压器的工作基础。

原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的__磁场__也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生__感应电动势__。

3．作用改变交变电流的__电压__，不改变交变电流的__周期__和__频率__。

知识点2 电压与匝数的关系1．理想变压器没有__能量损失__的变压器。

2．电压与匝数的关系原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的__匝数__之比，即：U 1U 2＝__n 1n 2__。

3．两类变压器(1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压__低__的变压器。

(2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压__高__的变压器。

思考辨析 『判一判』(1)变压器的工作原理是电磁感应。

(√)(2)变压器的工作基础是互感现象。

(√)(3)各种电流接入变压器的输入端，变压器都能正常工作。

(×)(4)原线圈的电压不随副线圈的输出电流的变化而变化。

(√)(5)原线圈的电流随副线圈的输出电流的增大而增大。

(√)(6)理想变压器的原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈。

(×)『选一选』(2019·云南省富宁一中高二下学期期中)如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同，且都是“220 V,40 W”，当灯泡所消耗的功率都调于20 W时，哪种台灯消耗的功率最小(C)解析：C图为理想变压器调节，而理想变压器不消耗能量，A、B、D三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定要消耗能量。

『想一想』汽车等交通工具中用电火花点燃汽油混合气，如图所示，已知汽车蓄电池电压为12 V，变压器匝数之比为1∶100。

5.4 变压器[学习目标]1.了解变压器的构造及工作原理。

2.探究理想变压器的原、副线圈中电压与匝数关系，电流与匝数关系。

3.体会理想化模型在物理学研究中的重要性。

[重点难点]1．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题2．从电磁感应的角度和能量的转化与守恒的角度深刻理解变压器的工作原理3．“探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系”实验，从能量的转化与守恒的角度理解变压器的工作原理。

[学习内容]课前自学一、变压器1、探究一：出示可拆变压器，仔细观察，变压器主要由哪几部分构成？变压器是由和组成.一个线圈跟电源连接，叫线圈（或线圈），另一个线圈跟负载连接，叫线圈（或线圈）.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.画出变压器的结构示意图和符号：师生互动共同探讨变压器的工作原理：实验探究：(1)．变压器的作用问题1：按照书上所给的电路图接好线路，从电磁感应方面入手说明小灯泡为什么会亮？问题2：变压器为什么能改变电压？问题3：原副线圈的匝数，与原副线圈中的电压有着什么样的定量关系呢？2、探究二：变压器两个线圈的电压关系（1）．设计实验电路（2）．将不同的原副线圈接入线路测出线圈当中的电压添入下表：学生归纳，得出结论：3、升压变压器有什么特点？降压变压器有什么特点？二、理想变压器1．能量损耗探究1：使用可拆变压器有不闭合到闭合，观察接在副线圈两端的小灯泡的亮度变化?试分析原因？探究2：做过实验的变压器铁芯用手触摸有什么感觉？说明了什么？触摸变压器的原副线圈有什么感觉？说明什么？小结：实际的变压器在运行时，哪些地方有损耗呢？强调：变压器在工作过程中，电能和磁能的相互转化是最主要的因素，而伴随而来的损耗是一些次要因素。

为了研究问题的方便，我们突出主要因素，忽略次要因素。

这种方法叫________________,这是科学研究的一种常用方法。

因此，我们可以把实际的变压器抽象成理想变压器——一个没有能量损耗的理想模型。

4. 课堂提问（5分钟）
- 针对本节课的重点和难点，进行有针对性的提问，检查学生对新知识的掌握情况。
- 鼓励学生提问，解答他们在学习过程中遇到的疑惑。
5. 师生互动环节（5分钟）
- 创设情境：展示一个具有问题的变压器电路图，让学生分析并提出解决方案。
- 学生分组讨论，教师巡回指导，引导学生运用所学知识解决问题。
2024-2025学年高中物理 第五章 交变电流 4 变压器教案 新人教版选修3-2
主备人
备课成员
课程基本信息
1. 课程名称：高中物理第五章交变电流第四节 变压器
2. 教学年级和班级：高中二年级
3. 授课时间：2024-2025学年第二学期
4. 教学时数：2课时（90分钟）
本节课将深入讲解变压器的工作原理、种类及其在交变电流中的应用，结合新人教版选修3-2教材内容，通过实例分析，使学生对变压器有更直观、深入的理解。教学过程中，将引导学生学习电磁感应原理在变压器中的应用，探讨变压器的电压、电流变换规律，以及实际应用中的注意事项。
- 变压器的铜损、铁损
- 变压器的效率公式及其计算
- 变压器的功率计算
5. 变压器的应用
- 变压器在电力系统中的应用：升压、降压、隔离等
- 变压器在电子设备中的应用：电源适配器、手机充电器等
6. 变压器的优化设计
- 提高变压器效率的方法
- 变压器的节能设计
- 变压器线圈绝缘与散热设计
7. 变压器的实验与检测
- 教师提供必要的指导和帮助，如解答学生在阅读和观看视频过程中产生的疑问。
- 组织实践活动，让学生走出课堂，亲身感受变压器在实际电力系统中的应用，提高学生的实践能力。
- 要求学生在拓展学习后，撰写学习心得或感悟，分享给其他同学，促进相互学习与交流。

4 变压器[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．一、变压器的原理1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈．2．原理：互感现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势． 二、电压与匝数的关系1．理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器，它是一个理想化模型． 2．电压与匝数的关系原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即U 1U 2＝n 1n 2. 3．理想变压器原、副线圈功率关系P 1＝P 2(填“>”、“＝”或“<”)．4．两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器． [即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．( √ ) (2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．( × ) (3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失．( × ) (4)理想变压器不能改变交变电流的频率．( √ )2．一台理想降压变压器从10 kV 的线路中降压并提供200 A 的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________． 答案 250 V 50 kW 5 A解析 由U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝U 1n 2n 1＝10×103×140V ＝250 V ；由理想变压器功率关系，得P 入＝P 出＝U 1I 1＝U 2I 2＝250×200W ＝50 kW ，同时得I 1＝U 2I 2U 1＝250×20010×103 A ＝5 A.一、变压器的原理及电压与匝数的关系[导学探究] 如图1所示，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(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上．连接电路，接通电源，小灯泡能发光．图1(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？如果不相等，与什么因素有关？ (3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？为什么？答案 (1)当左边线圈加上交流电压时，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，在右线圈中会产生感应电动势，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ΔΦΔt 都相同，若左边匝数为n 1，则U 1＝E 1＝n 1ΔΦΔt .若右边匝数为n 2，则U 2＝E 2＝n 2ΔΦΔt ，故有E 1E 2＝n 1n 2；若忽略左边线圈的电阻则有U 1＝U 电源，这样看来只要n 1≠n 2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等．小灯泡两端的电压，即副线圈两端的电压与原、副线圈匝数比有关． (3)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势． [知识深化]1．变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变恒定电压、恒定电流． 2．变压器不能改变交流电的频率与功率． 3．变压器原、副线圈中电压关系 (1)只有一个副线圈：U 1U 2＝n 1n 2(2)有多个副线圈：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…例1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( ) A ．通有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不相等 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 答案 C解析 通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S 不变，故磁通量Φ变化，A 错误；因理想变压器无漏磁，故B 错误；由互感现象知C 正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D 错误．二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系 [导学探究] 阅读教材回答下列三个问题：(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)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系． (3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系．答案 (1)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)由能量守恒有P 入＝P 出，即U 1I 1＝U 2I 2. 所以I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1.(3)若有多个副线圈，则P 1＝P 2＋P 3＋…， 即U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…将U 1∶U 2∶U 3∶…＝n 1∶n 2∶n 3∶…代入得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…[知识深化] 1．电流关系(1)只有一个副线圈时，有U 1I 1＝U 2I 2，得：n 1I 1＝n 2I 2，即I 1I 2＝n 2n 1.(2)当有多个副线圈时，由I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋……得：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……. 2．功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率P 入＝P 出．例2 如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 两端电压u 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )图2A ．电流频率为100 Hz B.的读数为24 V C.的读数为0.5 A D ．变压器输入功率为6 W答案 D解析 根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m2知U 1＝12 V ，f ＝ω2π＝50 Hz ，选项A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×12 V＝6 V ，即的读数为6 V ，选项B 错误；又I 2＝U 2R L ＝66A ＝1 A ，即的读数为1 A ，选项C 错误；根据P 入＝P 出及P 出＝U 22R L ＝626W ＝6 W ，选项D 正确．1．电压表、电流表示数均为有效值． 2．理想变压器P 入＝P 出．3．变压器不改变频率，即原、副线圈交变电流频率相等． 三、理想变压器的动态分析 1．电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时，输入电压U 1决定输出电压U 2，即U 2＝n 2U 1n 1. (2)功率制约：P 出决定P 入，P 出增大，P 入增大；P 出减小，P 入减小；P 出为0，P 入为0.(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定，且输入电压U 1确定时，副线圈中的输出电流I 2决定原线圈中的电流I 1，即I 1＝n 2I 2n 1. 2．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R →I 2→P 出→P入→I 1.(2)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n 1、n 2→U 2→I 2→P 出→P入→I 1.例3 (多选)如图3所示，T 为理想变压器，电流表、电压表均为理想交流电表．R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，L 为电感线圈，A 、B 两点间接正弦交流电，则( )图3A ．只将滑片P 1下移时，电流表示数变小B ．只将滑片P 2下移时，电压表示数变大C ．只增大交流电的电压时，电流表示数变大D ．只增大交流电的频率时，电压表示数不变 答案 AC解析 只将滑片P 1下移时，变压器副线圈输出电压U 2减小，由U 1I 1＝U 22R可知，U 1、R 不变，I 1减小，A 正确；只将滑片P 2下移时，副线圈电路中的总电阻减小，U 2不变，因此副线圈电路中的电流增大，R 1两端的电压增大，R 3两端的电压减小，电压表的示数减小，B 错误；只增大交流电的电压时，根据变压比公式可知，副线圈两端的电压增大，因此副线圈的电流增大，根据变流比公式可知，原线圈的电流增大，故电流表示数增大，C 正确；只增大交流电的频率时，电感线圈的感抗增大，副线圈电路中的总电阻增大，总电流减小，R 1两端的电压减小，R 3两端的电压增大，电压表示数增大，D 错误．针对训练 如图4所示，理想变压器原、副线圈回路中的输电线的电阻忽略不计．当S 闭合时( )图4A ．电流表A 1的读数变大，电流表A 2的读数变小B ．电流表A 1的读数变大，电流表A 2的读数变大C ．电流表A 1的读数变小，电流表A 2的读数变小D ．电流表A 1的读数变小，电流表A 2的读数变大 答案 B解析 当S 闭合后，变压器副线圈电路中的总电阻R 减小，而输出电压不变．由I 2＝U 2R得I 2增大，即电流表A 2的读数增大，变压器的输出功率变大．由U 1I 1＝U 2I 2可知，I 1变大，即电流表A 1的读数也变大，选项B 正确． 四、自耦变压器和互感器 1．自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图5所示．图52．互感器交流电压表和交流电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流． 互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器．(1)电压互感器：实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压．(如图6所示) (2)电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流．(如图7所示)图6 图7例4 (多选)图8甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是( )图8A．线圈匝数n1<n2，n3<n4B．线圈匝数n1>n2，n3>n4C．甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D．乙图中的电表是电流表，输出端不可断路答案CD解析题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，其中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3<n4，其中的电表为电流表，故选项C、D正确．1．电压互感器应并联接入电路；电流互感器应串联接入电路．2．电压互感器是把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2.3．电流互感器是把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2.例5如图9所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0＝220 V，n0＝2 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、500匝、1 100匝、2 200匝．电动机M的内阻r＝4 Ω，额定电压为U＝220 V，额定功率P＝110 W．下列判断正确的是( )图9A．当选择挡位3时，电动机两端电压为110 VB．当挡位由3变换到2时，电动机的功率增大C．当选择挡位2时，电动机的热功率为1 WD．当选择挡位4时，电动机的输出功率为110 W答案 A解析由电压与匝数的关系U0∶U3＝n0∶n3，解得U3＝110 V，A正确；当挡位由3变换到2时，输出电压减小，电动机的功率减小，B错误；在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I＝PU＝0.5 A，热功率P r＝I2r＝1 W，输出功率为P－P r＝(110－1) W＝109 W，D错误；当没有达到额定功率时，热功率小于1 W，C错误．1．(变压器的工作原理)(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是( ) A ．每匝线圈中磁通量的变化率 B ．交变电流的频率C ．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D ．原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 答案 ABC2．(理想变压器基本关系的应用)(多选)如图10所示，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A ．以下判断正确的是( )图10A ．变压器输入功率为484 WB ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3 答案 BD解析 变压器的输入功率等于输出功率P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W＝132 W ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113，选项D 正确；由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A＝0.6 A ，选项B 正确；根据I ＝I m2得通过副线圈的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝1152 A≈3.1 A，选项C 错误．3．(理想变压器的动态分析)如图11所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是( )图11A ．I 1和I 2表示电流的平均值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 2变大 答案 C解析 电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A 、B 错误．根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1，U 1不变，则U 2不变，滑片P 向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，由闭合电路欧姆定律知I 2变大，根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2，I 1变大，故C 正确，D 错误． 4．(互感器)(多选)如图12所示，L 1、L 2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V 和10 A ，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则( )图12A ．甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VB ．甲图是电流互感器，输电电流是100 AC ．乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VD ．乙图是电流互感器，输电电流是100 A 答案 AD解析 根据U 1U 2＝n 1n 2，有U 1＝n 1n 2U 2＝1001×220 V＝22 000 V ，故A 正确；题图甲是电压互感器，故B 错误；题图乙是电流互感器，电表是电流表，故C 错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比I 1I 2＝n 4n 3，有I 1＝n 4n 3I 2＝101×10 A＝100 A ，故D 正确．。

5.4 变压器一、教学目标1．了解变压器的构造及理解变压器的工作原理2．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题3．明白理想变压器是忽略了变压器的能量损失，它的输出功率等于输入功率4．从探究“匝数与电压关系”全过程指导学生学习物理的思想与方法二、教学重点1．探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系并能用它解决基本问题2．从电磁感应的角度和能量的转化与守恒的角度深刻理解变压器的工作原理三、教学难点1．“探究变压器的匝数与线圈两端的电压的关系”实验。

2．从能量的转化与守恒的角度理解变压器的工作原理四、教具、学具准备学生电源、可拆变压器、实物投影仪、多用电表、小灯泡、单刀双掷开关五、过程与方法观察现象—进行猜想—设计实验—进行分析—得出结论—指导实践（认识变压器在现实生活中的应用，感受它的价值六、教学过程（一）预习指导1．复习相关内容（1）电磁感应现象产生的条件及种类（2）法拉第电磁感应定律及其表达式（3）探究实验的指导思想及基本步骤（4）交流电的特点（5）涡流的特点及利与弊2．预习需要解决的问题（1）变压器的构造（2）变压器的工作原理（3）本节课实验的目的是什麽？需要哪些器材？需要记录哪些数据？为此需要设计什麽样的表格？过程中需要注意什麽事项？（二）创设意境，激发兴趣学生观察：直流电路中S闭和后灯泡L的亮暗学生思考：把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯，一个线圈连到交流电源上，另一个线圈与灯泡构成闭合回路。

猜想：接通交流电源开关S，灯泡L回发光吗?(鼓励学生敢于说出自己的想法)教师演示：实验是检验真理的标准，回逆前面的猜想，教师演示，验证猜想。

教师提问：你的猜想是正确的，能说出你的依据吗?教师点拨：闭合S，由于电流的大小、方向在不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，这个变化的磁场也通过与灯泡L相连线圈，产生感应电动势，所以两线圈之间没有导线相连，灯泡中也有电流通过，从而发光。

物理高二下人教版第五章《交变电流》第四节《变压器》教学设计西安市西电中学孙涛一、教材、学情分析1、变压器是人教版选修3-2第五章第4节的内容，教学内容承上启下，既是电磁感应、交变电流知识的综合应用，又为远距离输电教学奠定了基础。

同时，《课程标准》对于变压器的教学要求强调“通过实验，探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”。

2、学生通过前面《电磁感应》整章的学习，已经对磁生电、互感现象有了较为深刻的理解，交变电流的特点也比较清楚，已经具备了学习变压器这节内容的必备知识。

3、学生在以前的学习过程中已经经历过通过实验探究物理规律，对科学探究过程已有初步了解，特别是对控制变量法的应用有了较深的体会。

所以这为本节课的学习做了必要的方法准备。

二、核心素养在《变压器》的学习过程中，让学生迁移应用已有知识，经历、实践科学探究的全过程。

体会控制变量法、图像法、分析综合法研究物理规律的过程。

激发学生学习兴趣，培养学生尊重事实的科学精神和科学态度。

三、教学目标设计实验，让学生通过观察、体验，增强对变压器结构、工作原理的理性认识。

能较为精确的定量探究变压器原副线圈电压与匝数的关系。

四、教学重、难点重点：变压器的结构、工作原理是本节课教学的重点。

难点：变压规律既是重点又是难点。

五、实验素材（1）演示实验：线圈、扩音器、耳机线、电磁炉、自绕线圈、额定电压220V 灯泡、额定电压2.5V小灯泡、开关、导线若干。

（2）定量实验：改装教学可拆变压器J2423型（增加输入、输出端口）1个、学生电源、多用电表、导线若干。

六、教学过程课前：登陆平台，发送预习任务。

根据平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

（提示：请登陆平台，发送本节预习任务）（一）提出问题，引入新课（1）提出问题：我们国家民用统一供电为220V，那么如何使这些额定电压不是220V的用电器设备正常工作呢？（2）图片展示：华为手机电源适配器（输入电压：100V-240V，输出：5V）（二）创设情境，思考总结【实验一】“隔空传声”和“隔空取电”实验图1 隔空传声图2 隔空取电“隔空取电”实验：通过铁芯的插入和拔出，听声音的变化，突出铁芯对声音信号强弱的影响。

5.4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，也是远距离输送交流电不可缺少的装置.在讲解变压器的原理时，要积极引导学生从电磁感应的角度说明：原线圈上加交流电压产生交流电流，铁芯中产生交变磁通量，副线圈中产生交变电动势，副线圈相当于交流电源对外界负载供电.要向学生强调，从能量转换的角度看，变压器是把电能通过磁场能转换成电能的装置，经过转换后一般电压、电流都发生了变化.有的学生认为变压器铁芯是带电的.针对这种错误认识，可让学生根据电磁感应原理，经过独立思考了解到变压器铁芯并不带电，铁芯内部有磁场(铁芯外部磁场很弱).要让学生明白，互感现象是变压器工作的基础.要让学生在学习电磁感应的基础上理解互感现象.这里的关键是明白原线圈和副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量变化时刻都是相同的.因而，其中的感应电动势之比只与匝数有关.这样，原副线圈的匝数不同，就可以改变电压了.要使学生明白，理想变压器是忽略了变压器中的能量损耗，它的输出功率与输入功率相等，这样才得出原、副线圈的电压、电流与匝数的关系.在解决有两个副线圈的变压器的问题时，不做统一的要求，不必急于去分析这类问题，对学有余力的学生，可引导他们进行分析讨论. 变压器在生产和生活中有十分广泛的应用.课本中介绍了一些，教学中可根据实际情况向学生进行介绍，或看挂图、照片、实物或参观，以开阔学生眼界，增加实际知识.教学目标一、知识目标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.理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题.4.理解理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题.5.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.(抓主要因素，忽略次要因素，排除无关因素)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.教学重点变压器工作原理.教学难点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、自耦变压器、调压器、导线等.课时安排1课时教学过程一、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几十万伏的电压.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10000 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.二、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］变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.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：［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U 1，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于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得变比关系2.推导理想变压器的变压比公式.设原线圈的匝数为N 1，副线圈的匝数为N 2，穿过铁芯的磁通量为Φ，则原副线圈中产生的感应电动势分别为E 1=N 1Δt1 ΔE 2=N 2ΔtΔ2Φ 在忽略漏磁的情况下，ΔΦ1=ΔΦ2，由此可得2121N N E E = 在忽略线圈电阻的情况下，原线圈两端的电压U 1与感应电动势E 1相等，则有U 1=E 1；副线圈两端的电压U 2与感应电动势E 2相等，则有U 2=E 2.于是得到2121N N U U = ［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？(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N 2＞N 1时，U 2＞U 1，这样的变压器叫升压变压器.［生3］当N 2＜N 1时，U 2＜U 1，这样的变压器叫降压变压器.［生4］电视机里的变压器将220 V 电压升高到10000 V 以上属升压变压器；复读机的变压器将220 V 电压降到6 V ，属于降压变压器.［师］理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系？［生］P 出=P 入［师］若理想变压器只有一个副线圈，则原副线圈中的电流I 1与I 2有什么关系？ ［生］据P 出=U 2I 2，P 入=U 1I 1及P 出=P 入得：U 2I 2=U 1I 1 则：121221N N U U I I == ［师］绕制原副线圈的导线粗细一样吗？［生］粗细不一样.高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细的导线；低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线.2.几种常见的变压器［师］变压器的种类很多，请同学们阅读教材，了解几种常见的变压器，并回答下列问题：(1)自耦变压器有何特点？(2)自耦变压器如何作升压变压器？又如何作降压变压器？(3)互感器分为哪几类？(4)电压互感器的作用是什么？(5)电流互感器的作用是什么？［生1］自耦变压器只有一个线圈，滑动头位置变化时，输出电压会连续发生变化.［生2］若把整个线圈作副线圈，线圈的一部分作原线圈，为升压变压器；若把线圈的一部分作副线圈，整个线圈作原线圈，为降压变压器.［生3］互感器分为两类，即电压互感器和电流互感器.［生4］电压互感器用来把高电压变成低电压.它的原线圈并联在高压电路中，副线圈上接入交流电压表，根据电压表测得的电压U 2和变压比，就可以算出高压电路中的电压.［生5］电流互感器用来把大电流变成小电流.它的原线圈串联在被测电路中，副线圈上接入交流电流表.根据电流表测得的电流I 2和变流比，可以算出被测电路中的电流.三、小结本节课主要学习了以下内容：1.变压器主要由铁芯和线圈组成.2.变压器可改变交变电的电压和电流，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P 输出=P 输入2121N N U U = 1221N N I I = 4.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.四、作业五、板书设计。