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。

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。