变压器 说课稿 教案 教学设计

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1 变压器

【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。

【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。

【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。

【教学重难点】

1.探究变压比和匝数比的关系。

2.变压器工作原理和工作规律。

【教学过程】

★重难点一、理想变压器及其工作原理★

把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈连接到交流电源的两端,另一个线圈连接到小灯泡上(如图所示),连接电路,接通电源,小灯泡能发光.

请根据以上现象回答下列问题:

(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?

提示:(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n1,则E1=n1ΔΦΔt;若右边匝数为n2,则E2=n2ΔΦΔt,故有E1E2=n1n2;若忽略左边线圈的电阻,则有E1=E电源,这样看来只要n1≠n2,小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等.

【总结提升】

1.电压关系. 2 原线圈中U1=E1=n1ΔΦΔt,副线圈中U2=E2=n2ΔΦΔt,因而电压关系满足:U1U2=n1n2.

(1)若n1

(2)当n1>n2,则U1>U2,就是降压变压器.

当有几组副线圈时,则有:U1n1=U2n2=U3n3….

2.功率关系.

由于理想变压器没有各种能量损失,所以变压器输出功率等于输入功率,即:P2=P1.

3.电流关系.

根据P=UI,由功率关系得:

U2I2=U1I1,所以I1I2=U2U1,再由U1U2=n1n2得,电流关系为:

【特别提醒】

(1)U1U2=n1n2,无论副线圈一端是空载或有负载,都是适用的.

(2)输出电压U2由输入电压U1和原、副线圈的匝数比共同决定.由U1U2=n1n2得U1n1=U2n2=ΔΦΔt.

(3)若变压器有两个副线圈,则有U1n1=U2n2=U3n3=ΔΦΔt.所以有U1U2=n1n2,U1U3=n1n3或U2U3=n2n3.

(4)据U1U2=n1n2知,当n2>n1时,U2>U1这种变压器称为升压变压器;当n2

【典型例题】如图所示,理想变压器原线圈与一10 V的交流电源相连,副线圈并联两个小灯泡a和b。小灯泡a的额定功率为0.3 W,正常发光时电阻为30 Ω。已知两灯泡均正常发光,流过原线圈的电流为0.09 A,可计算出原、副线圈的匝数比为________。流过灯泡b的电流为________ A。

【答案】10∶3 0.2

【解析】根据P=U2R和P=I2R得灯泡a两端的电压U2=PR=0.3×30 V=3 V,通过灯泡a的电流Ia=PR= 0.330 A=0.1 A,根据U1U2=n1n2得原、副线圈匝数之比n1n2=U1U2=103,根据I1I2=n2n1,得副线圈上的电流I2=n1n2I1=103×0.09 A=0.3 A,根据I2=Ia+Ib,得流过灯泡b的电流为Ib=I2-Ia=0.2 A。

★重难点二、理想变压器各量的制约关系和动态分析★ 1.电压制约. 3 当变压器原、副线圈的匝数比n1n2一定时,输出电压U2由输入电压决定,即U2=n2U1n1.

2.电流制约.

当变压器原、副线圈的匝数比n1n2一定,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1=n2I2n1.

3.负载制约.

(1)变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定,P2=P负1+P负2+…;

(2)变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定,I2=P2U2;

(3)总功率P入=P线+P2,即变压器的输入功率是由输出功率决定的.

4.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→I2→P2→P1→I1.

(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:n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.

【总结提升】

(1)对于输出电压的大小,条件充分时只需根据原线圈电压及原、副线圈的匝数确定.

(2)P1、P2、I1、I2的判断往往都与R的大小有关,对P1、I1的确定,需从P2、I2入手.

(3)各物理量的制约关系:在电压比一定时,若输入电压一定,则输出电压一定,若负载变化,则输出电流变化,输出功率变化,输入电流、输入功率也相应变化.

【典型例题】如图所示,为一理想变压器,S为单刀双掷开关,P为滑动变阻器触头,U1为加在原线圈两端的电压,I1为原线圈中的电流强度,则以下说法错误的是( )

A.保持U1及P的位置不变,S由a合到b时,I1将增大

B.保持P的位置及U1不变,S由b合到a时,R消耗的功率将减小

C.保持U1不变,S合在a处,使P上滑,I1将增大

D.保持P的位置不变,S合在a处,若U1增大,I1将增大

【思路探究】 4

【答案】 C

【解析】 S由a合到b时,n1减小,由U1U2=n1n2可知U2增大,P2=U22R,P2随之增大,而P2=P1,又P1=U1I1,从而I1增大,A正确;S由b合到a时,与上述情况相反,P2应减小,B正确;P上滑时,R增大,因P2=U22R,所以P2减小,又P1=P2,P1=U1I1,从而I1减小,C错误;U1增大,由U1U2=n1n2可知U2增大,所以P2增大,因而I2增大,由I1I2=n2n1,所以I1也增大,D正确。