浙江省2018-2019版高中物理 第五章 交变电流 第4课时 变压器教案 新人教版选修3-2

课题：《交变电流》（选修３－２）

科目：物理 教学对象：高二5班 课时：1

提供者：王秋芬 单位：新安县职业高级中学

一、教学内容分析

交变电流是生产和生活中最常用到的电流，而正弦式电流又是其中最简单和最基本的形式．正弦电流产生的原理是基于电磁感应的基本规律，本章是前一章的延续和发展，是电磁感应的具体应用．本节知识是全章知识的理论基础．本节内容有承上启下的作用．

二、教学目标

【知识和技能】

1、理解交变电流是怎样产生的。

2、定性了解交流的变化规律及其图像表示和主要特征物理量。

3、知道交流能通过电容器的原因，了解交流这一特性在电子技术中的应用。

4、初步了解发电机、交变电流的发明和利用对促进人类社会进步的作用，进一步体验科学、技术与社会生活之间的密切关系。

【过程和方法】

1、培养学生阅读、理解及自学能力．

2、培养学生将知识进行类比、迁移的能力．

3、使学生理解如何建立新的物理概念而培养学生处理解决新问题能力．

4、培养学生应用数学工具处理解决物理问题的能力．

5、训练学生由特殊到一般的归纳、演绎思维能力．

【情感、态度、价值观】

1、由用电器铭牌，可介绍我国近几年的经济腾飞，激发学生爱国精神和为建设祖国发奋学习的精神．

2、让学生体会对称美．

三、学习者特征分析

学生对交变电流在这之前没有认真认识，对它只有一个模糊的概念，通过演示实验可让学生对交流电的产生有一感性认识，并对交流电的变化规律有更好的理解。

教学方法可采用老师指点，学生自学、讨论、推导总结，另方面也采用演示、观察、分析、对比等，培养学生知识迁移、活学活用的能力。 四、教学策略选择与设计

本节课的演示实验：手摇发电机发电，观察小灯珠的发光情况，用发光二极管观察电流方向、以及用灯丝的颤抖说明电流方向的变化．

在分析交流电的产生过程，则主要引导学生运用楞次定律、法拉第电磁感应定律这些基本原理解决新情境下的问题，弄清楚几个主要的问题：如磁通量与磁通量的变化；电流的最大位置与最小位置；中性面的概念．

4 变压器

记一记

变压器知识体系

辨一辨

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．(√)

2．电流通过铁芯从原线圈流到副线圈．(×)

3．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．(√)

4．理想变压器是一个理想化模型．(√)

5．学校中用的变压器工作时没有能量损失．(×)

6．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．(×)

想一想 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？

提示：理想变压器是理想化的物理模型，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．如果将变压器的原线圈接到直流电源上，在副线圈上还能输出电压吗？

提示：不能．变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会有感应电动势产生．

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．

提示：若有多个副线圈，则P1＝P2＋P3＋…，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，将U1：U2：U3:…＝n1:n2:n3:…代入得 n1I1＝n2I2＋n3I3＋….

思考感悟：

练一练

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

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项错误；因理想变压器无漏磁，故B项错误；由互感现象知C项正确；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项错误．

答案：C

2．(多选)如图所示，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( ) A．变压器输入功率为484 W

高中物理 选修3-2

变压器

1、理想变压器

（1）构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。

①原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈。

②副线圈：与负极连接的线圈，也叫次级线圈。

③闭合铁芯

（2）原理：电流磁效应、电磁感应

（3）基本公式

①功率关系：𝑃入=𝑃出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纸盒

②电压关系：𝑈1𝑈2=𝑛1𝑛2即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。

有多个副线圈时，𝑈1𝑛1=𝑈2𝑛2=𝑈3𝑛3

③电流关系：只有一个副线圈时𝐼1𝐼2=𝑛2𝑛1

由𝑃入=𝑃出及P=UI推出有多个副线圈时，𝑈1𝐼1=𝑈2𝐼2+𝑈3𝐼3+⋯+𝑈𝑛𝐼𝑛

当原线圈中𝑈1、𝐼1代入有效值时，副线圈对应的𝑈2、𝐼2也是有效值，

当原线圈中𝑈1、𝐼1为最大值或瞬时值时，副线圈中的𝑈2、𝐼2也对应最大值或瞬时值

④原副线圈中通过每匝线圈的磁通量的变化率相等

⑤原副线圈中电流变化规律一样，电流的周期频率一样

（4）几种常用的变压器

①自耦变压器-调压变压器

如图是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈。如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。

调压变压器：就是一种自耦便要，它的构造如图所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上。AB之间加上输入电压𝑈1。移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压𝑈2。

②互感器{电压互感器：用来把高电压变成低电压电流互感器：用来把大电流变成低电流 交流电压表和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。用变压器把高电压变成低电压，或者把大电流变成小电流，这个问题就可以解决了。这种变压器叫做互感器。

a、电压互感器

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电压电路中，副线圈接入交流电压表。根据电压表测得的电压𝑈2和铭牌上注明的变压比（𝑈1𝑈2），可以算出高压电路中的电压。为了工作安全，电压互感器的铁壳和副线圈应该接地。

1 高中物理

选修3-2

第10讲 交变电流

题型1（交变电流的概念）

交变电流

（1）定义

大小和方向都随时间做周期性变化的电流

（2）图像：如图(a)、(b)、(c)、(d)所示都属于交变电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电，如图(a)所示。

1、下列四个电流的图像中，不属于交变电流的是（ D ）

2、下列图像中，属于交流电的有（ BCD ）

3、对于如图所示的电流i随时间t作周期性变化的图像，下列说法中正确的是（ B ）

A. 电流大小、方向都变化，是交流电

B. 电流大小变化，方向不变，是直流电

C. 电流大小变化，方向不变，是交流电能

D. 电流最大值为0.2A，周期为0.02s

4、关于交变电流和直流电的说法中，正确的是（ D ）

A. 如果电流大小随时间做周期性变化，则一定是交变电流

B. 直流电的大小和方向一定不变

C. 交变电流一定是按正弦规律变化的

D. 交变电流的最大特征就是电流的方向随时间做周期性的变化

5、我国照明用的正弦式交流电的频率为 Hz，电压为220V，电压的峰值为 V。

答案：50；220√2

6、对于如图所示的电流I随时间t作周期性变化的图像，下列说法中正确的是（ A ）

A. 电流大小变化，方向不变，是直流电

B. 电流大小、方向都变化，是交流电

C. 电流最大值为0.2A，周期为0.01s

D. 电流大小变化，方向不变，不是直流电，是交流电

7、下列说法正确的是（ B ）

A. 欣赏NBA篮球运动员科比带球过人的技术动作时，可以把科比作为质点处理

2 B.

从匀速水平飞行的飞机上自由落下一个物体。坐在飞机上的人，看到物体是竖直下落的。他选择的参考系是飞机

C.

中国电网中的交流电频率是50Hz，日本电网中的交流电频率是60Hz。打点计时器使用电网交流电。中国对日本出口的打点计时器，对中国国内不适用