重庆市綦江区高中物理5.4变压器教案新人教版

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。

第四节变压器●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对外界负载供电要向生强调，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生认为变压器铁芯是带电的针对这种错误认识，可让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）要让生明白，互感现象是变压器工作的基础要让生在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，对有余力的生，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，教中可根据实际情况向生进行介绍，或看挂图、照片、实物或参观，以开阔生眼界，增加实际知识●教目标一、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，培养生综合应用所知识的能力2讲解理想变压器使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使生体会到能量守恒定律是普遍适用的2培养生实事求是的态度●教重点变压器工作原理●教难点变压器是如何将原线圈的电能传输给副线圈的●教方法实验探究、演绎推理●教用具可拆变压器、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习变压器的有关知识二、新课教1变压器原理［师］出示可拆变压器，引导生观察，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，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？请同们从电磁感应的角度去思考［生］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［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 1Δt 1ΦΔ E 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 NI 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（略） 五、板书设计六、本节优化训练设计1理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2=10∶1, 如图所示在原线圈中输入交变电压，其瞬时表达式为U 1=2202(100π) V ，在副线圈两端接入一灯泡和一只交流电压表，下面说法正确的是A 电压表的示数220 VB 电压表的指针周期性左右偏转 输出交变电压频率减为5 Hz D 灯泡承受电压的最大值是220 V2（1993年全国）如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线b 和cd （匝数都为1），f 和g （匝数都为2）组成，用I 1和U 1表示输入电流和电压，I 2和U 2表示输出电流和电压在下列四种连接中，符合12212121,n nI I n n U U ==的是A b 与c 连接，以、d 为输入端；f 与g 相连，以、为输出端Bb 与c 相连，以、d 为输入端；与g 相连，f 与相连为输出端 与c 相连，b 与d 相连为输入端；f 与g 相连，以、为输出端 D 与c 相连，b 与d 相连为输入端；与g 相连，f 、相连为输出端3如图所示的理想变压器供电线路中，若将开关S 闭合，电流表A 1的示数将_______，电流表A 2的示数将_______，电流表A 3的示数将_______，电压表V 1的示数将_______，电压表V 2将_______（不考虑输电线电压损耗）4如图，在、b 两端与、f 两端分别加上220 V 交流电压时，测得c 、d 间与g 、间电压均为110 V ，若分别在c 、d 间与g 、间加110 V 电压，则、b 间与、f 间电压分别为A220 V，220 V B220 V，110 V110 V，110 V D220 V，05在绕制变压器时，将两个线圈绕在如图变压器铁芯的左右两臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂已知线圈1、2的匝数比N1∶N2=2∶1，在不接负载情况下A当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出110 VB当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压55 V当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压220 VD当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压110 V参考答案：1A 2AD3V1、V2均不变，A1变大，A2不变，A3变大4B 5D●备课资料理想变压器与实际变压器理想变压器是对实际变压器作理想化处理后得到的结果中物理教材对变压器的讨论，都是在理想化基础上进行的，即认为变压器线圈电阻为零，磁通量全部集中在铁芯中以及变压器运行时内部损耗忽略不计由此导出原、副绕组的电压平衡方程：U 1=E 1，U 2=E 2；电压关系：2121N N U U =;电流关系：1221N NI I =和功率传输关系：P 1=P 2上述关系基本上反映了变压器的运行规律，但理想变压器与实际变压器存在一定的差距，在某些条件下，这种差距还相当大，以致个别公式并不适用下面从四个方面作进一步分析（1）原、副绕组的电压平衡方程实际变压器考虑了线圈电阻以及漏磁通的影响，因此其电压平衡方程为：空载时；负载运行时式中R 1、X 1和R 2、X 2分别为原副绕组的电阻和漏电抗，0⋅I 为空载电流，20⋅U 为副边开路电压由于电流1⋅I （I 0）在R 1、X 1上的压降与主磁感应电动势1⋅E 相比数值很小，可以忽略，故有1⋅U =-1⋅E 同理，如将2⋅I 在R 2和X 2上产生的压降忽略，则在空载和负载下，均有2⋅U =2⋅E 仅考虑数值大小，我们就得到了理想变压器的电压平衡方程：1⋅U =1⋅E ，2⋅U =2⋅E 不过从下面的分析可知，U 2=E 2的处理是近似的（2）原、副绕组的电压关系式对于实际变压器，空载时有U 1E 1,U 20=E 2，因此201U U 21E E =21N N 负载时从图所示的外特性曲线可知，当负载为电阻性及电感性时，U 2随I 2的增大而下降，并且功率因数c φ2愈小，U 2下降愈厉害；当负载为电容性时，U 2随I 2的增大而升高，U 2≠E 2,故21U U ≠2121N N E E =不过由于电压变动率一般在5%左右，所以近似认为21U U =21N N ，即理想变压器的电压关系成立 （3）原、副绕组的电流关系由磁势平衡方程，可得到实际变压器原、副绕组的电流关系：21201⋅⋅⋅-=I N N I I 因为变压器运行在额定负载时，0⋅I 只占1⋅I 的百分之几，故可略去，即有2121⋅⋅-=I N N I 如只考虑数值关系，则有1221N NI I =，这就是理想变压器的电流关系式这里我们要指出，当变压器运行在轻载或空载状态时，I 1/I 2=N 2/N 1不成立，原因是此时0⋅I 与1⋅I 相比，绝对不可以忽略（4）功率传输关系及效率效率曲线实际变压器输入、输出功率关系为P 1=P F +P +P 2，式中P F 为铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；P 为铜损，即电流在线圈电阻上消耗的功率变压器的效率η=P 1/P 2×100%,效率η与输出功率的关系如图所示如忽略P F 和P ，则得到理想变压器功率传输关系：P 1=P 2和η=100%由于大型变压器运行在额定值附近时，效率可达97%~995%，故此时理想变压的关系式均成立不过请注意，当变压器在轻载和空载条件下运行，其效率是比较低的，也就是此时P 1=P 2、η=100%均不成立。

高中物理5.4变压器导学案新人教版选修5、4 变压器课前自主预习1、变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的、一个线圈与交流电源连接叫______，也叫______；另一个线圈与负载连接，叫做______，也叫________、2、理想变压器的功率关系为输入功率________输出功率、3、理想变压器中电压关系符合________________；公式为________、4、理想变压器如果只有一个原线圈和一个副线圈，则电流关系符合________________________，公式为____________、重难点点拨1、对理想变压器的理解例1关于理想变压器的说法正确的是()A、理想变压器不考虑铁芯漏磁与发热B、＝只适用于一个原线圈和一个副线圈组成的变压器C、在理想变压器中，无论有几个线圈一定有输入功率等于输出功率，即P入＝P出D、在理想变压器中，如果有多个(大于等于3个)线圈同时工作＝同样适用变式训练1-1、关于理想变压器在使用中的判断，其正确的是()A、当副线圈提供电能的用电器有一部分停止工作时，原线圈两端电压保持不变B、当副线圈提供电能的电路中，并联更多的用电器，原线圈输入的电流随之增大C、当副线圈与用电电路断开时，副线圈两端无电压D、当副线圈与用电电路断开时，原线圈两端无电压2、理想变压器各物理量与匝数之间的关系例2如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1、80104V的霓虹灯供电，使它正常发光、为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔丝就熔断、(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？变式训练2-1如图所示，两个相同的灯泡，分别接在理想变压器的原、副线圈上，(灯泡电阻不随温度变化)，已知原、副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，电源电压为U，则()A、通过A、B灯的电流之比IA∶IB＝1∶2B、灯泡A、B两端的电压之比UA∶UB＝1∶2C、灯泡A、B两端的电压分别是UA＝ U /5，UB＝2 U /5D、灯泡A、B消耗的功率之比PA∶PB＝1∶13、理想变压器各物理量的动态分析例3、如图所示为一理想自耦变压器，当它的滑键P向b方向移动时，R和R′保持不变，电压表读数将________，电流表的读数将________；若P的位置不动，滑动片Q向上滑动时，电压表的读数将__________，电流表的读数将________、(填“增大”、“减少”或“不变”，R表示滑动变阻器的总电阻)变式训练3-1如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图、变压器输入电压是市电网的电压，可以认为不变、输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，变阻器R表示用户用电器的总电阻，当滑动变阻器触头P向下移动时，下列说法中错误的是( )A、相当于在增加用电器的数目B、A1表的示数随A2表的示数的增大而增大C、V1表的示数随V2表的示数的增大而增大D、变压器的输入功率在增大牛刀小试1、理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是()A、穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B、穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C、原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D、正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶12、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导线在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表A1的示数是12mA，则副线圈中电流表A2的示数是()A、3mAB、48mAC、零D、与R阻值有关3、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220V,60W”灯泡一只，且灯泡正常发光、则()4、如图，电路中有四个完全相同的灯泡，额定电压均为U，变压器为理想变压器，现在四个灯泡都正常发光，则变压器的匝数比n1∶n2和电源电压U1分别为()A、1∶22UB、1∶24UC、2∶14UD、2∶12U5、有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，则()A、保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大B、保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小C、保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D、保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小6、某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按下图所示规律变化，副线圈接有负载，下列判断正确的是( )A、输出电压的最大值为36VB、原、副线圈中电流之比为55∶9C、变压器输入、输出功率之比为55∶9D、交流电源有效值为220V，频率为50Hz7、为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图所示、变压器匝数分别为n1、n2和n3、n4，a和b是交流电表、则()A、n1>n2B、n3>n4C、a为交流电流表，b为交流电压表D、a为交流电压表，b为交流电流表8、如图所示为理想变压器，原线圈的匝数为1000匝，两个副线圈n2＝50匝，n3＝100匝，L1是“6V,2W”的小灯泡，L2是“12V,4W”的小灯泡，当n1接上交流电压时，L1、L2都正常发光，那么原线圈中的电流为()9、按下列要求设计一个变压器：在同一闭合铁芯上绕三个线圈，甲线圈接220V照明电源，乙线圈要求输出36V电压和100W 额定功率，丙线圈要求输出6V电压和10W额定功率、乙线圈需绕180匝，且乙、丙两线圈都满负荷工作、那么甲线圈需绕________匝，甲线圈通过电流为________A，绕制这三个线圈的导线从粗到细的顺序是________、10、如图所示的理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接一个标有“12V,100W”的灯泡，已知变压器初、次级线圈的匝数比为18:1，那么小灯泡正常工作时，图中的电压表的读数为________V，电流表的读数为________A、11、如图所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U1＝3300V，副线圈的输出电压U2＝220V，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U0＝2V，则(1)原、副线圈的匝数各是多少？(2)当S断开时，A2的示数I2＝5A，那么A1的示数是多少？(3)当S闭合时，A2的示数将如何变化？A1的示数如何变化？12、如图所示，交流发电机电动势的有效值E＝20V，内阻不计，它通过一个R＝6Ω的指示灯连接变压器、变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6V，0、25W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计、求：(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比；(2)发电机的输出功率、13、黑光灯是利用物理方法来灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”、如图是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为0、5cm，已知空气在常温常压下的击穿电场为6220V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？。

变压器重/难点重点：变压器工作原理及工作规律。

难点：理解副线圈两端的电压为交变电压。

推导变压器原副线圈电流与匝数关系。

掌握公式中各物理量所表示对象的含义。

重/难点分析重点分析：变压器工作原理实际就是电磁感应现象。

而感应电动势大小与磁通量变化快慢有关，假如通过线圈的磁通量均匀变化时，线圈中产生的感应电动势大小不变。

而线圈中的磁通量做周期性变化，所以副线圈为交变电压。

从能量角度看，显然变压器不能产生电能，它只是通过交变磁场传输电能。

电能——磁场能——电能。

难点分析：要求熟记理想变压器的两个根本公式是：①1122U n U n ，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。

②P P 入出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。

打破策略1．理想变压器的构造、作用、原理及特征构造：两组线圈〔原、副线圈〕绕在同一个闭合铁芯上构成变压器。

作用：在输送电能的过程中改变电压。

原理：其工作原理是利用了电磁感应现象。

特征：正因为是利用电磁感应现象来工作的，所以变压器只能在输送交变电流的电能过程中改变交变电压。

2．理想变压器的理想化条件及其规律在理想变压器的原线圈两端加交变电压U 1后，由于电磁感应的原因，原、副线圈中都将产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律有：111E n t，222E n t。

忽略原、副线圈内阻，有11U E ＝ ， 22U E ＝ 。

另外，考虑到铁心的导磁作用而且忽略漏磁，即认为在任意时刻穿过原、副线圈的磁感线条数都相等，于是又有12。

由此便可得理想变压器的电压变化规律为1122U n U n 。

在此根底上再忽略变压器自身的能量损失〔一般包括线圈内能量损失和铁芯内能量损失这两局部，分别俗称为“铜损〞和“铁损〞〕，有而12P P ， 而111P I U ，222P I U 。

于是又得理想变压器的电流变化规律为 由此可见：〔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、副线圈磁通量的差异，忽略变压器自身的能量损耗〔2〕理想变压器的规律本质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式。

高中物理《变压器》教案第五章交变电流5．4变压器★新课标要求（一）知识与技能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（二）过程与方法在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力（三）情感、态度与价值观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★教学重点探究变压比和匝数比的关系★教学难点探究变压比和匝数比的关系★教学方法实验探究法、阅读法、讲解法★教学工具学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡★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220V的电压机床上的照明灯需要36V的安全电压一般半导体收音机的电源电压不超过10V而电视机显像管却需要10000V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）进行新课1．变压器的原理思考与讨论：师：按上图所示连接好电路接通电源观察灯泡是否发光生：灯泡亮了师：两个线圈并没有直接接触灯泡为什么亮了呢这个实验说明了什么生1：当一个线圈中同交变电流时变化的电流产生变化的磁场变化的磁场在另一个线圈中激起感生电场从而产生感生电动势灯泡中有了感应电流故灯泡发光生2：实验说明通过互感现象电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈师：变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的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互感现象时变压器工作的基础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所以两个线圈并没有直接接触通过互感现象副线圈也能够输出电流师：在输入电压一定时原线圈、副线圈取不同的匝数副线圈输出的电压也不一样变压器由此得名那么变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢下面我们通过实验来探究实验目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系器材：可拆变压器学生电源多用电表导线若干实验步骤：（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n1不变分别取副线圈匝数n2=1n1=2n2=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n2不变分别取原线圈匝数n1=n2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U1＝6V（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（2）注意人身安全只能用低压交流电源电源电压不能超过12V （3）使用多用电表交流电压档测电压时先用最大量程测试然后再用适当的挡位进行测量2．电压与匝数的关系师：从实验中可以发现什么规律生：原、副线圈两端的电压之比等于两个线圈的匝数之比师：写出数学表达式生：U1n1XU2n2=U1n1XU2n2只适用于理想变压器师：电流通过变压器线圈是会发热铁芯在交变磁场的作用下也会发热所以变压器工作时存在能量损失没有能量损失的变压器叫做理想变压器实际上变压器的工作效率都很高在一般的计算中可以把实际变压器视为理想变压器师：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：因为理想变压器没有能量损失所以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I1与I2有什么关系生：据P出=U2I2P入=U1I1及P出=P入得：U2I2=U1I1则：I1U2n2=I2U1n1师：上式是理想变压器只有一个副线圈时原副线圈中的电流比公式如果副线圈的电压高于原线圈的电压这样的变压器叫升压变压器；如果副线圈的电压低于原线圈的电压这样的变压器叫降压变压器那么两种变压器的匝数关系如何生：升压变压器n2＞n1降压变压器n2＜n1师：两种变压器原副线圈电流的大小关系如何生：升压变压器I2I1师：在绕制升压变压器原副线圈时副线圈导线应比原线圈导线粗一些好还是细一些好降压变压器呢生：因为升压变压器I2I1所以副线圈导线要比原线圈导线粗一些师：课后请大家阅读教材47页“科学漫步”了解互感器的工作原理和应用（三）课堂总结、点评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：没有能量损失的变压器是理想化模型有P输出=P输入U1N1IN1X2U2N2=I2N1（四）实例探究☆理想变压器基本规律【例1】一个正常工作的理想变压器的原副线圈中下列的个物理量不一定相等（）A．交流的频率C．电功率B．电流的有效值D．磁通量变化率解析：变压器可以改变原副线圈中的电流因此原副线圈中的电流不一定有相同有效值所以选B.由于穿过原线圈的磁通量全部穿过副线圈因而原副线圈的磁通量变化率相同D错.变压器的工作基础是电磁感应副线圈中感应的交流频率与原线圈交流频率是相同的A错.理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率因此C错.答案：B 点评：变压器工作时原副线圈电压和电流不一定相同但对理想变压器来说原副线圈一定相同的量有（1）电功率（2）磁通量变化率（3）交流的频率☆理想变压器的综合应用【例2】如图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电压I1为原线圈中的电流则（）A．保持U1及P的位置不变K由a合到b时I1将增大B．保持U1及P的位置不变K由b合到a时R消耗功率减小C．保持U1不变K合在a处使P上滑I1将增大D．保持P的位置不变K合在a处若U1增大I1将增大解析：K由a合到b时n1变小而UI1n2n得I1=2I2由I2=2RI2n1n1nUnU2=2U1所以I1=22·1·U1n2和R不变n1减小时I1增大所以A对Rn1n1=22n2n2U2U1K由b合到a时P2=而U2=U1所以P2=2·.U1、n2和R不变n1增大时P2RRn1n12减小所以B对。

变 压 器一、自主探究1．变压器的原理（1）构造： 原线圈：也叫_______,与________相接副线圈：也叫_______,与________相接铁 芯：由涂有_______的硅钢片叠合而成（2（3）工作原理：原线圈上加上交变电压U 1时，原线圈中就有交变电流，铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要引起________________，如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生__________，它也要在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势，在原、副线圈中由于有交变电流而发生互感现象。

所以变压器只能在_________电路中工作 ________________是变压器的工作原理，_________________是变压器的工作基础。

当（4）能量转换方式原、副线圈虽然不相连，但电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈，其能量转换方式为：___________转化为____________再转化为__________2．电压与匝数的关系（1）理想变压器：忽略___________________________________________的变压器叫理想变压器，是一个理想化的模型。

实际的变压器工作时有能量损失，如电流经过变压器线圈时会发热，铁芯在交变磁场的作用下也会发热（涡流）（2）电压关系实验和理论分析表明，对于理想变压器，原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的__________之比，即______________________。

当n 1>n 2时，变压器使电压________，这种变压器叫_____________；当n 1<n 2时，变压器使电压__________，这种变压器叫______________。

（3）功率关系对于理想的变压器，由于不考虑能量损失，由能量守恒得____________________。

（4）电流关系对于理想变压器，原、副线圈中的电流之比与对应的匝数成_________，即________________。

第四节变压器教学目标：（一）知识与技术一、熟悉生活中的变压器二、了解变压器的结构3、理解变压器原、副线圈上的电压与匝数的关系4、通过探讨锻炼动手能力和处置数据的能力（二）进程与方式一、做好教材中“试探与讨论”的演示实验，同时进一步补充两个小实验：变压器升压和降压的效果二、通过观察和分析，让学生明确变压器的大体结构和工作原理3、通过实验，探讨变压器电压与匝数的关系4、总结归纳，得出结论（三）情感态度与价值观一、通过教师的引导及对问题探讨中的彼此交流、讨论，增进师生之间、生生之间的合作互动，使学生实现知识和能力的协调进展。

二、通过必然数量的科学探讨，学生经历与科学研究工作相近或相似的进程，从中获取知识和技术，体验其中的乐趣和曲折，感悟科学思想，培育科学精神。

教学重点：变压器工作原理和工作规律教学难点：变压器漏磁现象和互感原理教学方式：启发、讨论、教学教学用具：可拆式变压器、学生电源、灯泡、万用表、导线若干、多媒体课件，学生变压器教学进程：（一）导入课题通过实例导入为了适应不同电压的需要，要有一种能改变交流电压的设备——变压器幻灯片出示生活中的变压器的图片，变压器由哪几部份组成？它又是如何工作的呢？（二）新课教学一、变压器的结构演示实验1：拆开可拆变压器的各组成部份，让学生观察．然后把可拆变压器的两个线圈别离与照明电源和小灯泡连接，观察到小灯泡正常发光．用投影显示出单相变压器的结构示用意及电路图，如图1所示．结合图示和实物介绍变压器各部份的名称．图1二、变压器的工作原理师：变压器的工作原理是什么？当变压器的原线圈接上交变电源后，副线圈两头为何会有电压而使灯泡发光呢？请同窗们用以前所学的知识解释产生这一现象的原因和进程．生：把交变电压加在原线圈上，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，那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。

若是副线圈两头连着负载，副线圈中就会产生感应电流。

变压器教学目标知识与技能(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．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．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、导线假设干、小灯泡、可拆式变压器、交流电压表、开关、多媒体课件等．教学过程设计主要教学过程教学设计教师活动学生活动【演示实验】把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一观察实一、引入个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上.验现象，结合所学知识找新课出问题的答案.问题：(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？思路点拨：(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变化的磁通量，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，右线圈作为等效电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.(2)小灯泡的额定电压为V，学生电源的输出电压为3V，两者并不相等.学生电源正是通过这样一个用电设备——变压器，将220V的交流电压降到了3V．我们今天学习变压器的知识.【课件展示】利用多媒体课件展示各种变压器.观察图片认识变压器.【自主学习】引导学生阅读课本P41“变压器的原理〞的内容，学习相关的知识.二、新课教学 1.变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的．与交流电源连接的线圈叫做原线圈，也叫初级线圈；与(一)变压器的原理负载连接的另一个线圈叫做副线圈，也叫次级线圈.2.变压器示意图及符号：阅读课本的内容，了解变压器的构造、原理等.3.变压器的工作原理：互感现象.(二)电压与匝数的关系4.变压器实现了电能—磁场能—电能的转化.【探究实验】猜想变压器线圈两探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系.端的电压与猜想假设：变压器线圈两端的电压可能与原、副线圈匝匝数的关系.数有关.设计实验：保持原线圈的匝数不变，增加或减少副线圈的匝数，测量副线圈两端的电压；保持副线圈的匝数不变，增加或减小原线圈匝数，测量副线圈两端的电压.介绍实验器材，引导学生设计实验步骤及记录数据所用表格，强调本卷须知.进行实验：组织学生分组实验，按照电路图连接器材，小组内分工协作，记录实验数据填入表格.原副原线副线圈两分工协线圈匝线圈匝圈两端电错误错端电压作，连接器数n1数n2压U1(V)U2(V)材，进行实101验，记录数106据，得出结00论.10206520206100实验结论：在实验误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即U11＝n.U2n2【自主学习】阅读课本P42～P43“电压与匝数的关系〞的内容，学习相关的知识.1.理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器.(1)无漏磁现象.(2)线圈电阻不计.阅读课(3)铁芯不发热.本的内容，总说明：大型变压器能量损失都很小，可看作理想变压器，结理想变压本章研究的变压器可当作理想变压器处理.器的特点及规律.2.理想变压器的根本规律(1)原、副线圈两端的电压跟匝数成正比，即U1＝n1 U2.n2假设n1＞n2，那么U1＞U2，称为降压变压器.假设n1＜n2，那么U1＜U2，称为升压变压器.(2)输出功率等于输入功率P＝P，UI＝U I.出入1122(3)原、副线圈中的电流跟匝数成反比，即I1＝n2 I2.n1(4)原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同.3.互感器阅读课(1)用途：把高电压变成低电压，或把大电流变成小电流.本“科学漫(2)分类：电压互感器、电流互感器.步〞的内容，了解互感器.小结三、课堂四、课堂回忆本节课“你学到了什么〞？梳理本节知识要点完成检教师巡视、讲评检测测题五、布置课后完问题与练习：2、3、5.作业成板书设计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.理想变压器的根本规律f(U1,U2)＝f(n1,n2)(2)P出＝P入，U1I1＝U2I2f(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。