变压器基础教案
- 格式:doc
- 大小:140.50 KB
- 文档页数:10
变压器工作原理教案一、教学目标1.学习与了解变压器的基本结构及工作原理;2.掌握变压器的数学模型、互感系数和自感系数的关系;3.理解变压器的原理,明确变压器的电压转换、电流转换的作用;4.掌握变压器工作过程中的电压变换和电流变换的计算方法。
二、教学重点1.变压器的基本结构;2.变压器的工作原理;3.变压器的电压变换和电流变换的计算方法。
三、教学内容1.变压器的基本结构变压器由两个互相绝缘的线圈组成,它们共享磁通链,通过磁耦合来实现电能的传输和变换。
主要包括主线圈、副线圈、铁芯和外壳。
2.变压器的工作原理变压器的工作原理基于电磁感应定律。
当主线圈中的电流变化时,会产生一个变化的磁场。
这个磁场被铁芯传导到副线圈中,从而在副线圈中产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律,感应电动势的大小与变化速率成正比。
因此,将副线圈接入一个外部电路后,感应电动势将驱动电流在外部电路中流动。
3.变压器的数学模型及关系根据所用变压器的类型和连接方式,可以得到不同的数学模型。
对于理想变压器,其数学模型可以简化为基于互感系数和自感系数的关系。
互感系数k表示主副线圈之间的耦合程度,自感系数L表示线圈的自感,它们之间的关系可以表示为:M=k√(L1L2),其中L1和L2分别是主线圈和副线圈的自感。
4.变压器的电压变换和电流变换根据变压器的数学模型,可以获得电压变换和电流变换的计算公式。
对于变压器的电压变换:V2=kV1,其中V1和V2分别是主副线圈的电压,k是互感系数;对于变压器的电流变换:I2=(V1/V2)I1=k(I1/I2),其中I1和I2分别是主副线圈的电流,k是互感系数。
四、教学方法1.以实验为主,通过展示变压器的实际工作原理来加深学生的理解;2.结合理论知识,通过讲解、演示和互动引导学生学习和思考;3.组织学生进行小组讨论,激发学生的学习兴趣和主动性。
五、教学过程1.导入:通过展示变压器的实物模型,引发学生对变压器的认知和兴趣,激发学生的学习欲望。
变压器教案教案标题:变压器教案目标:1. 理解变压器的基本原理和工作原理。
2. 掌握变压器的构造和主要组成部分。
3. 能够计算变压器的变比和功率转换。
4. 理解变压器在电力传输和电子设备中的应用。
教学重点:1. 变压器的基本原理和工作原理。
2. 变压器的构造和主要组成部分。
3. 变压器的变比和功率转换计算。
4. 变压器在电力传输和电子设备中的应用。
教学难点:1. 变压器的变比和功率转换计算。
2. 变压器在电力传输和电子设备中的应用。
教学准备:1. PowerPoint演示文稿。
2. 变压器实物模型或示意图。
3. 计算变压器变比和功率转换的练习题。
教学过程:一、导入(5分钟)1. 引入变压器的概念和作用,激发学生对该主题的兴趣。
2. 提问:你知道变压器是什么吗?它有什么作用?二、理论讲解(15分钟)1. 通过PPT演示,介绍变压器的基本原理和工作原理。
2. 解释变压器的构造和主要组成部分,包括铁芯、一次线圈、二次线圈等。
3. 讲解变压器的变比和功率转换的计算方法。
三、实例分析(15分钟)1. 展示变压器实物模型或示意图,让学生观察和分析其构造。
2. 通过实例,演示变压器的变比和功率转换的计算方法。
3. 引导学生思考变压器在电力传输和电子设备中的应用。
四、练习与讨论(15分钟)1. 分发练习题,让学生计算变压器的变比和功率转换。
2. 学生互相讨论和解答问题,教师进行指导和辅导。
五、拓展应用(10分钟)1. 引导学生思考变压器在电力传输和电子设备中的应用。
2. 分组讨论,设计一个以变压器为核心的电子设备应用方案。
六、总结与评价(5分钟)1. 回顾本节课所学内容,总结变压器的基本原理和工作原理。
2. 学生进行自我评价,教师进行总体评价。
教学延伸:1. 鼓励学生进行实际变压器的拆装操作,加深对其构造和原理的理解。
2. 鼓励学生进行变压器应用的研究,了解更多实际应用案例。
教学反思:本节教学通过理论讲解、实例分析和练习讨论的方式,使学生全面了解了变压器的基本原理和工作原理,掌握了变比和功率转换的计算方法,并引导学生思考了变压器在电力传输和电子设备中的应用。
变压器教案
引言:
变压器是电力系统中常见的设备,用于改变交流电压。
它能够
将高电压转换为低电压,或者将低电压转换为高电压,以实现电能
的传输和分配。
本文档将介绍变压器的基本原理、构造和工作原理,并提供一些教学案例和实验设计,帮助师生更好地理解和应用变压器。
一、变压器的基本原理
1. 电磁感应定律:变压器工作基于电磁感应定律,即变化的磁
场可以诱导出电动势。
2. 磁场的产生:通过通电线圈产生的电流在铁芯中产生磁场,
铁芯的存在增强了磁场的强度并改善了变压器的效率。
3. 变压器的结构:变压器由一个允许电流通过的主线圈和一个
与主线圈相连但独立的绕组组成。
主线圈的电流通过铁芯产生磁场,而绕组则根据磁场的变化诱导出电流。
二、变压器的构造
1. 变压器的主要组成部分:变压器主要由铁芯、主线圈和绕组组成。
铁芯起着导磁作用,主线圈负责供电或输出电能,而绕组则负责转换电压。
2. 铁芯的材料:常见的变压器铁芯材料有硅钢片,它具有良好的导磁性能和低磁滞损耗。
3. 主线圈和绕组的设计:根据需要,变压器可以设计为升压变压器或降压变压器,主线圈和绕组的匝数来实现不同的电压变换。
三、变压器的工作原理
1. 变压器的工作模式:变压器主要有两种工作模式,即载荷和空载。
在载荷工作模式下,变压器的主线圈和绕组都有电流通过,电能从输入端传输到输出端。
在空载工作模式下,变压器的主线圈和绕组中没有电流流动,此时主要消耗的是磁场的能量。
2. 变压器的效率:变压器的效率定义为输出功率与输入功率之比。
影响变压器效率的因素包括铁芯材料、绕组电阻和磁场的损耗等。
高二物理《变压器》教案3篇高二物理《变压器》教案2中国民用供电使用三相电作为楼层或小区进线,多用星形接法,其相电压为220V,而线电压为381V(近似值),需要中性线,一般也都有地线,即为三相五线制。
而进户线为单相线,即三相中的一相,对地或对中性线电压均为220V。
一些大功率空调等家用电器也使用三相四线制接法,此时进户线必须是三相线。
工业用电多使用6kV以上高压三相电进入厂区,经总降压变电所、总配电所或车间变电所变压成为较低电压后以三相或单相的形式深入各个车间供电。
一、知识目标1、知道三相交变电流是如何产生的.了解三相交变电流是三个相同的交流电组成的.2、了解三相交变电流的图象,知道在图象中三个交变电流在时间上依次落后1/3周期.3、知道产生三相交变电流的三个线圈中的电动势的最大值和周期都相同,但它们不是同时达到最大值(或为零).4、了解三相四线制中相线(火线)、中性线、零线、相电压、线电压等概念.5、知道什么是星形连接、三角形连接、零线、火线、线电压及相电压.二、能力目标1、培养学生将知识进行类比、迁移的能力.2、使学生理解如何用数学工具将物理规律建立成新模型3、训练学生的空间想象能力的演绎思维能力.4、努力培养学生的实际动手操作能力.三、情感目标1、通过了解我国的电力事业的发展培养学生的爱国热情2、让学生在学习的过程中体会到三相交流电的对称美教学建议教材分析三相电流在生产和生活中有广泛的应用,学生应对它有一定的了解.但这里只对学生可能接触较多的知识做些介绍,而不涉及太多实际应用中的具体问题.三相交变电流在生产生活实际中应用广泛,所以其基本常识应让每个学生了解.教法建议1、在介绍三相交变电流的产生时,除课本中提供的插图外,教师可以再找一些图片或模型,使学生明白,三个相同的线圈同时在同一磁场中转动,产生三相交变电流,它们依次落后1/3周期.三相交变电流就是三个相同的交变电流,它们具有相同的最大值、周期、频率.每一个交变电流是一个单相电.2、要让学生知道,三个线圈相互独立,每一个都可以相当于一个独立的电源单独供电.由于三个线圈平面依次相差120o角.它们达到最大值(或零)的时间就依次相差1/3周期.用挂图配合三相电机的模型演示,效果很好.让三个线圈通过星形连接或三角形连接后对外供电,一方面比用三个交变电流单独供电大大节省了线路的材料,另一方面,可同时提供两种不同电压值的交变电流.教师应组织学生观察生活实际中的交变电流的连接方式,理解课本中所介绍的三相电的连接.教学设计方案三相交变电流教学目的1、知道三相交变电流的产生及特点.2、知道星形接法、三角形接法和相电压、线电压知识.教具:演示用交流发电机教学过程:一、引入新课本章前面学习了一个线圈在磁场中转动,电路中产生交变电流的变化规律.如果三组互成120°角的线圈在磁场中转动,三组线圈产生三个交变电流.这就是我们今天要学习的三相交变电流.板书:第六节三相交变电流二、进行新课演示单相交流发电机模型:只有一个线圈在磁场中转动,电路中只产生一个交变电动势,这样的发电机叫单相交流发电机.它发出的电流叫单相交变电流.演示:三相交流发电机模型,提出研究三相交变电流的产生.板书:一、三相交变电流的产生1、三相交变电流的.产生:互成120°角的线圈在磁场中转动,三组线圈各自产生交变电流2、三相交变电流的特点:最大值和周期是相同的.板书:三组线圈到达最大值(或零值)的时间依次落后1/3周期我们还可以用图像描述三相交变电流板书:三相交变电流的图像三组线圈产生三相交变电流可对三组负载供电,那么三组线圈和三个负载是怎样连接的呢?板书:二、星形连接和三角形连接1、星形连接说明:在实际应用中,三相发电机和负载并不用6条导线连接,而是把线圈末端和负载之间用一条导线连接,这就是我们要学习的星形连接①把线圈末端和负载之间用一条导线连接的方法叫星形连接(符号Y)②端线、火线和中性线、零线从每个线圈始端引出的导线叫端线,也叫相线,在照明电路里俗称火线.从公共点引出的导线叫中性线,照明电路中,中性线是接地的叫做零线.③相电压和线电压端线和中性线之间的电压叫做相电压两条端线之间的电压叫做线电压.我国日常电路中,相电压是220V、线电压是380V2、三角形连接①把发电机的三个线圈始端和末端依次相连的方式叫三角板连接(符号△)②相电压和线电压两条端线之间的电压就是其中一个线圈的相电压,所以三角形连接中相电压等于线电压.高二物理《变压器》教案3教学目标一、知识目标1、知道变压器的构造.知道变压器是用来改变交流电压的装置.2、理解互感现象,理解变压器的工作原理.3、掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题.4、理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系,能应用它分析解决基本问题.5、理解变压器的输入功率等于输出功率.能用变压器的功率关系解决简单的变压器的电流关系问题.6、理解在远距离输电时,利用变压器可以大大降低传输线路的电能消耗的原因.7、知道课本中介绍的几种常见的变压器.二、能力目标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、情感目标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.教学建议教材分析及相应的教法建议1、在学习本章之前,首先应明确的是,变压器是用来改变交变电流电压的.变压器不能改变恒定电流的电压.互感现象是变压器工作的基础.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的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.2、在分析变压器的原理时,课本中提到了次级线圈对于负载来讲,相当于一个交流电源一般情况下,忽略变压器的磁漏,认为穿过原线圈每一匝的磁通量与穿过副线圈的磁通量总是相等的.这两个条件,都是理想变压器的工作原理的内容.利用课本中的这些内容,教师在课堂上,首先可以帮助学生分析变压器原理,原线圈上加上交变流电后,铁心中产生交变磁通量;在副线圈中产生交变电动势,则副线圈相当于交流电源对外供电.在这个过程中,如果从能量角度分析,可以看成是电能(原线圈中的交变电流)转换成磁场能(铁心中的变化磁场),磁场能又转换成电能(副线圈对外输出电流).所以,变压器是一个传递能量的装置.如果不计它的损失,则变压器在工作中只传递能量不消耗能量.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、电流与匝数的关系式.在解决有两个副线圈的变压器的问题时,这一点尤其重要.当然,在初学时,有两个副线圈的变压器的问题,不做统一要求,不必急于去分析这类问题.对于学有余力的学生,可引导他们进行分析讨论.3、学生对变压器原理和变压器中原、副线圈的电压、电流的关系常有一些似是而非的模糊认识,引导学生认真讨论章后习题,对学生澄清认识会有所帮助.4、变压器的电压公式是直接给出的.课本中利用原、副线圈的匝数关系,说明了什么是升压变压器和什么是降压变压器,这也是为了帮助学生能记住电压关系公式.利用变压器的输出功率和输人功率相等的关系,得到了 I1I2=U1U2.建议教师做好用输出负载调节输入功率的演示实验.引导学生注意观察,当负载端接入的灯泡逐渐增多时,原、副线圈上的电压基本上不发生变化,原线圈中的电流逐渐增大,副线圈中的电流也逐渐增大.5、介绍几种常见的变压器,是让学生能见到真实的变压器的外型和了解变压器的实际构造.教师应当尽可能多地找一些变压器的给学生看一看.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6、电能的输送,定性地说明了在远距离输送电能时,采用变压器进行高压输电可以大大减少输电线路上的电能损失.这里重点描述了输电线上的电流大小与造成的电热损失的关系,教师应帮助学生分析,理解采用高压输电的必要性.教学重点、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:(l)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:(l)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。
变压器基础教案范文教学目标:1.了解变压器的基本原理和结构。
2.掌握变压器的基本运行特点。
3.理解变压器的应用范围和重要性。
教学重点:1.变压器的原理和结构。
2.变压器的工作特点。
3.变压器的应用和重要性。
教学难点:1.变压器的应用和重要性。
2.变压器的工作特点。
教学准备:1.展示图片和图表:变压器结构示意图、变压器工作特点图、变压器应用范围图。
2.备课教案和课堂活动材料。
教学过程:Step 1:导入新课-利用展示图片和图表,让学生观察并回答以下问题:1.你是否了解变压器是什么?2.你认为变压器的作用是什么?3.变压器在哪些方面有重要的应用?Step 2:引入变压器的基本原理和结构-通过讲解和示意图,介绍变压器的基本原理和结构:1.变压器的原理:利用电磁感应原理,通过电磁感应现象传递电力。
2.变压器的结构:主要包括一个铁芯和绕组。
铁芯由硅钢片叠压而成,绕组则分为高压绕组和低压绕组。
3.变压器的工作原理:在高压绕组中通过交流电产生的磁感应强度,导致低压绕组中也产生相应的电压。
Step 3:变压器的工作特点-利用展示图片和图表,向学生介绍变压器的工作特点:1.变压器的升压和降压:根据绕组的匝数比例,可以实现电压的升高或降低。
高压绕组匝数多,则电压升高;低压绕组匝数多,则电压降低。
2.变压器的传输效率:变压器的传输效率高,损失较小。
这是因为变压器的绕组材料选用导电性能好的铜线,而铁芯采用硅钢片,减小了能量损耗。
Step 4:变压器的应用范围和重要性-利用展示图片和图表,向学生介绍变压器的应用范围和重要性:1.变压器在电力系统中的应用:变压器广泛应用于电力系统中,用于电压的升降,以满足不同电器设备的需求。
2.变压器在电子产品中的应用:许多电子产品,如电视、电脑等,都需要变压器来提供适合的电压。
3.变压器在工业生产中的应用:许多工业设备和生产线都需要稳定的电压供应,变压器可以提供稳定的电压,保障生产的正常进行。
一、教案基本信息《电工基础教案》——变压器的基本结构及分类教案课时安排:2课时(90分钟)教学目标:1. 让学生了解变压器的基本结构及其工作原理;2. 使学生掌握变压器的分类及特点;3. 培养学生对电工技术的兴趣和实际操作能力。
教学重点:1. 变压器的基本结构;2. 变压器的工作原理;3. 变压器的分类及特点。
教学难点:1. 变压器的工作原理;2. 变压器的分类及特点。
教学准备:1. 教学PPT;2. 变压器实物模型;3. 相关教学资料。
二、教学过程第一课时一、导入(5分钟)教师通过展示变压器的实物模型,引起学生的好奇心,激发学习兴趣。
提出问题:“你们知道变压器是什么吗?它有什么作用?”引导学生思考。
二、基本结构(15分钟)1. 教师通过PPT展示变压器的基本结构,包括初级线圈、次级线圈、铁芯等,并解释各部分的作用。
2. 学生跟随教师一起了解变压器的基本结构。
三、工作原理(20分钟)1. 教师通过PPT和实物模型,讲解变压器的工作原理,包括电磁感应现象、电压、电流的变化等。
2. 学生通过观察实物模型和跟随教师的讲解,理解变压器的工作原理。
第二课时四、分类及特点(15分钟)1. 教师通过PPT介绍变压器的分类,包括交流变压器、直流变压器、电子变压器等,并讲解各类变压器的特点。
2. 学生跟随教师了解变压器的分类及特点。
五、实践操作(20分钟)1. 教师组织学生进行变压器的实际操作,让学生观察变压器在不同输入电压下的输出电压变化。
2. 学生动手操作,观察并记录实验结果。
六、总结(5分钟)教师对本节课的内容进行总结,强调变压器的基本结构、工作原理、分类及特点。
学生回顾所学内容,巩固知识点。
七、作业布置(5分钟)布置作业,让学生绘制变压器的基本结构图,并简要描述其工作原理。
八、课后反思(课后自主完成)学生结合课堂学习和实践操作,反思自己对变压器的认识,总结学习收获。
九、教学评价教师通过对学生的课堂表现、作业完成情况、实践操作能力等方面进行评价,了解学生对变压器知识点的掌握程度。
第2节变压器教学目标: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、技能目标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.课时安排 2课时教学过程一、引入新课[师]在实际应用中,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.如何使各种额定电压不同的电器设备正常工作呢?这就需要一种能改变交变电流电压的电气设备--变压器.这节课我们学习变压器的有关知识.二、新课教学(一).变压器的构造出示可拆变压器,引导学生观察,变压器主要由哪几部分构成?1、组成: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(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.2、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?现象:电压表有示数且示数不同.思考: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.二、工作原理分析:在原线圈上加交变电压U1,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.变压器工作原理:1互感现象:在原、副线圈上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。
2能量的转化利用变化的磁场来传递电能分析如下:~U1—~l1—~Φ—~U2能量的转化:电能——磁场能——电能思考:变压器的铁芯起什么作用?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.三、变压器的工作规律1、理想变压器根据上面的分析变压器在工作时会损耗一部分电能:(1) 虽然原、副线圈辊电流所产生的磁场绝大部分通过铁芯,但也有一些“漏”到铁芯外。
——教案批准人:时间:授课人:――――――――――――――――作业提要课目:变压器内容:概述与结构目的:通过学习了解变压器的基本结构-------------------------------------------------------------------时间:45分钟方法:幻灯片讲解要求:认真听讲、做好笔记器材保障:电脑、投影仪作业进程作业准备----------------------------------------5 分钟作业实施----------------------------------------35 分钟作业讲评----------------------------------------5 分钟一、什么叫变压器变压器是一种静止的电气设备它利用电磁感应的原理把输出的交流电压升高或降低为同频率的交流输出电压,以满足高压送电低压配电及其它用户要求。
二、变压器的分类1.按用途分: 电力变压器电炉变压器整流变压器电焊变压器特殊变压器2.按相数分: 单项变压器三相变压器多相变压器3.按冷却分: 干式变压器油浸式变压器充气变压器变压器的用途和类型虽然各不一样但其基本的工作原理和结构是相同的它主要由铁芯和绕在铁芯上的两个或多个绕阻所组成。
接电源的绕阻称为原绕组(或称原边或初级), 与负载相接的绕阻称为副绕组(或称副边或次级)。
由于原副绕组的匝数不同, 它们会有不同的电势和电流。
三、变压器的结构变压器主要由: 铁芯. 原副绕组俩部分组成一、铁芯 :铁芯是变压器的磁路部分,铁芯分为铁芯柱和铁轭.铁轭的作用是使磁路闭合,为提高磁性减少磁滞损耗和涡流损耗.铁芯多采用0.35毫米厚的硅钢片迭装而成.片间彼此绝缘.铁芯又可分为芯式和壳式俩种.二.绕组:绕组是变压器电路部分常用绝缘铜线和铝浇制而成,近年有用铝箔绕制.变压器中工作电压高的绕组叫高压绕组,工作电压低的绕组叫低压绕组.按高、低压绕阻相互位置和形状的不同绕阻可分为同心式和交迭式两种。
变压器 教案【教学目标】1.知道变压器的构造,了解变压器的工作原理。
2.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。
【重点难点】1.变压器的工作原理。
2.理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系。
【【教教学学方方法法】】 实验探究法 【【教教学学用用具具】】 课 件 【教学过程】 一、变压器的原理 1、变压器的构造(1)变压器是由套在闭合铁芯上的原、副两线圈组成:跟电源连接的线圈叫原线圈,也叫初级线圈,跟负载连接的线圈叫副圈,也叫次级线圈,两线圈由绝缘导线绕制,铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成. (2)变压器的示意图和在电路中的符号分别如图所示:2、变压器的工作原理 (1)工作原理:互感现象。
变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了电能到磁场能再到电能的转化。
(2)变压器只能工作在交流电路.3、理想变压器:不计漏磁,略去原、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。
实际变压器(特别是大型变压器)一般都可以看成是理想变压器。
二、理想变压器的工作规律 【实验探究】(1)按图示电路连接电路(2)原线圈接低压交流电源6V ,保持原线圈匝数n 1不变,分别取副线圈匝数n 2=21n 1,n 1,2 n 1,用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压,记入表格。
(3)原线圈接低压交流电源6V ,保持副线圈匝数n 2不变,分别取原线圈匝数n 1=21n 2,n 2,2 n 2,用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压,记入表格。
U 1=6V 实验次数 1 2 3 4 5 6 原线圈匝数n 1 n 1n 1n 1n 2n 2n 2副线圈匝数n 2 21n 1 n 1 2 n 1 21n 2 n 2 2 n 2副线圈输出电压U 2结论(4)总结实验现象,得出结论。
【注意事项】(1)连接好电路后,同组同学分别独立检查,然后由老师确认,电路连接无误才能接通电源。
第七章变压器7.1 变压器的构造&7.2 变压器的工作原理一、教学目标1、了解变压器的构造、分类、额定值及使用注意事项。
2、理解变压器的工作原理,了解变压器的用途。
二、教学重点、难点分析重点:1、理解变压器的工作原理。
2、知识点:电压变换、电流变换、阻抗变换、电压平衡方程。
难点:1、理解变压器的工作原理。
三、教具可拆变压器、学生电源、演示电流表等。
电化教学设备。
四、教学方法讲授法(以启示讲解为主),多媒体课件。
五、教学过程Ⅰ.知识回顾1、产生电磁感应现象的条件。
2、法拉第电磁感应定律。
II.新课一、变压器的构造1、变压器的分类1)按用途分:电力变压器、专用电源变压器、调压变压器、测量变压器、隔离变压器。
2)按结构分:双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器已经自耦变压器。
3)按相数分:单相变压器、三相变压器和多相变压器。
2、变压器的构造基本构造:由铁心和绕组构成。
铁心是变压器的磁路通道,是用磁导率较高且相互绝缘的硅钢片制成,以便减少涡流和磁滞损耗。
按其构造形式可分为心式和壳式两种,如图1(a)、(b)所示。
图1 心式和壳式变压器线圈是变压器的电路部分,是用漆色线、沙包线或丝包线绕成。
其中和电源相连的线圈叫原线圈(初级绕组),和负载相连的线圈叫副线圈(次级绕组)。
3、额定值及使用注意事项1)额定值①额定容量——变压器二次绕组输出的最大视在功率。
其大小为副边额定电流的乘积,一般以千伏安表示。
②原边额定电压——接到变压器一次绕组上的最大正常工作电压。
③二次绕组额定电压——当变压器的一次绕组接上额定电压时,二次绕组接上额定负载时的输出电压。
2)使用注意事项①分清一次绕组、二次绕组,按额定电压正确安装,防止损坏绝缘或过载。
②防止变压器绕组短路,烧毁变压器。
③工作温度不能过高,电力变压器要有良好的绝缘。
二、变压器的工作原理变压器是按电磁感应原理工作的,原线圈接在交流电源上,在铁心中产生交变磁通,从而在原、副线圈产生感应电动势,如图2所示。
1、变压器的空载运行和变压比如图2所示,设原线圈匝数为N 1,端电压为U 1;副线圈匝数为N 2,端电压为U 2。
则,原、副线圈(一次、二次绕组)电压之比等于匝数比,即n N NU U ==2121 (式7-1)n 叫做变压器的变压比或变化。
注意:上式在推导过程中,忽略了变压器原、副线圈的内阻,所以上式为理想变压器的电压变换关系。
2、变压器的负载运行和变流比在图2的副线圈端加上负载|Z 2|,流过负载的电流为I 2,分析理想变压器原线圈、副线圈的电流关系。
将变压器视为理想变压器,其内部不消耗功率,输入变压器的功率全部消耗图2 变压器空载运行原理图在负载上,即2211I U I U =将上式变形带入(式7-1),可得理想变压器电流变换关系nN N U U I I 1121221=== (式7-2)3、变压器得阻抗变换作用设变压器初级输入阻抗为|Z 1|,次级负载阻抗为|Z 2|,则111I U Z =将21212211 I N N I U N N U ==,代入,得 222211IU N N Z ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= 因为 222Z I U =所以 2222211Z n Z NN Z =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=即221n Z Z =(式7-3)可见,次级接上负载|Z 2|时,相当于电源接上阻抗为n 2|Z 2|的负载。
变压器的这种阻抗变换特性,在电子线路中常用来实现阻抗匹配和信号源内阻相等,使负载上获得最大功率。
III.例题讲解,巩固练习【例题1】,【例题2】略(见教材§7-2例题1,例题2)。
【例题3】有一电压比为220/110 V 的降压变压器,如果次级接上55 的电阻,求变压器初级的输入阻抗。
解1:次级电流 Α255110222===Z U I初级电流 Α21102202121==≈=U U N N n Α12221===n I I 输入阻抗 Ω===2201220111I U Z 解2:变压比 21102202121==≈=U U N N n 输入阻抗 Ω=⨯==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛≈2205542222211Z n Z NN Z IV.小结1、变压器的基本构造:由铁心和绕组构成。
2、理想变压器的电压、电流、阻抗变换关系。
V. 作业略。
7.3 变压器的功率和效率 &7.4 几种常用变压器一、教学目标1、了解变压器的功率和效率并能进行简单计算。
2、了解铜损、铁损的概念。
3、了解几种常用变压器的构造、用途及使用注意事项。
二、教学重点、难点分析重点:1、变压器功率和效率的计算。
难点:同重点。
三、教具电化教学设备。
四、教学方法讲授法(以启示讲解为主),多媒体课件。
五、教学过程Ⅰ.知识回顾1、理想变压器的电压、电流、阻抗变换关系。
2、交流电路功率计算公式:ϕP=cosUIII.新课一、变压器的功率和效率1、变压器的功率实际变压器在工作时,必然存在功率损失。
变压器的功率消耗等于原边输入功率1111cos ϕI U P =和副边输出功率2222cos ϕI U P =之差,及21P P P -=∆变压器的功率损耗包括铜损和铁损两部分,它们可以通过计算或这使用的方法求出。
①铜损是由于原、副边有电阻,电流在电阻上要消耗一定的功率。
②铁损是由于交变的主磁通在铁心中产生的磁滞损耗和涡流损耗。
2、变压器的效率变压器的效率为变压器输出功率与输入功率的百分比,即%10012⨯=P P η (式7-4)大容量变压的效率可达98% ~ 99%,小型电源变压器效率约为70% ~ 80%。
二、几种常用变压器1、自耦变压器自耦变压器原、副线圈共用一部分绕组,它们之间不仅有磁耦合,还有电的关系,如图3所示。
原、副线圈电压之比和电流之比的关系为n N N I I U U =≈=211221 注意:① 自耦变压器在使用时,一定要注意正确接线,否则易于发生触电事故。
② 接通电压前,要将手柄转到零位。
接通电源后,渐渐转动手柄,调节出所需要的电压。
2、 小型电源变压器小型电源变压器广泛应用与电子仪器中。
它一般有一至二个一次绕组和几个图 3 自耦变压器符号及原理不同的二次绕组,可以根据实际需要联结组合,以获得不同的输出电压。
指导学生自己分析教材图(7-7)(a)、(b),指出各有哪几种工作方式,可以获得哪几种输出电压。
3、 互感器互感器是一种专供测量仪表,控制设备和保护设备中高电压或大电流时使用的变压器。
可分为电压互感器和电流互感器两种。
1)电压互感器使用时,电压互感器的高压绕组跨接在需要测量的供电线路上,低压绕组则与电压表相连,如图4所示。
可见,高压线路的电压U 1等于所测量电压U 2和变压比n 的乘积,即U 1=nU 2 注意:(1) 次级绕组不能短路,防止烧坏次级绕组。
(2) 铁心和次级绕组一端必须可靠的接地,防止高压绕组绝缘被破坏时而造成设备的破坏和人身伤亡。
2)电流互感器使用时,电流互感器的初级绕组与待测电流的负载相串连,次级绕组则与电流表串联成闭和回路,如图5所示。
通过负载的电流就等于所测电流和变压比倒数的乘积。
注意:图4 电压互感器图5 电流互感器(1) 绝对不能让电流互感器的次级开路,否则易造成危险;(2) 铁心和次级绕组一端均应可靠接地。
常用的钳形电流表也是一种电流互感器。
它是由一个电流表接成闭合回路的次级绕组和一个铁心构成,其铁心可开、可合。
测量时,把待测电流的一根导线放入钳口中,电流表上可直接读出被测电流的大小,如图6所示。
4、三相变压器三相变压器就是三个相同的单相变压器的组合,如图7所示。
三相变压器用于供电系统中。
根据三相电源和负载的不同,三相变压器初级和次级线圈可接图7 三相变压器成星形或三角形。
三相变压器的每一相,就相当于一个独立的单相变压器。
单相变压器的基本公式和分析方法,使用与三相变压器中的任意一相。
5、变压器铭牌数据在变压器外壳上均有一块铭牌,要安全正确的使用变压器,必须掌握铭牌各个数据的含义。
①型号用以表明变压器的主要结构、冷却方式、电压和容量等级等等。
如SJL-560/10中:S表示三相,单相变压器用D表示;J表示油浸自冷式冷却方式,风冷式用F表示;L表示装有避雷装置;560表示容量为560kV·A;10表示高压绕组额定电压为10kV。
②额定电压变压器空载时的电压,三相变压器指线电压。
③额定电流变压器正常运行时允许通过的最大电流,三相变压器指线电流。
④额定容量额定容量指变压器的额定输出视在功率S 。
在单相变压器中S =U 2I 2;在三相变压器中,223I U S =。
⑤ 温升温升是指变压器某些部分与周围环境的温差,变压器所允许的温升由材料的绝缘等级来定。
变压器运行时,要注意其温升,确保安全运行。
III.例题讲解,巩固练习【例题1】略(见教材§7-3例题)【例题2】有一变压器初级电压为2200 V ,次级电压为220 V ,在接纯电阻性负载时,测得次级电流为10 A ,变压器的效率为95%。
试求它的损耗功率,初级功率和初级电流。
解:次级负载功率 P 2 = U 2I 2cos 2= 220⨯10 = 2200 W初级功率 W 231695.0220021≈==ηP P 损耗功率 P L = P 1 – P 2 = 2316 – 2200 = 116W 初级电流 Α05.122002316111≈==U P I IV.小结1、变压器功率和效率。
2、变压器铭牌数据及应用时应注意事项。
V. 作业略。