高二物理变压器教案

第四节变压器【教学目的】1、理解使用变压器的目的，懂得变压器的基本构造，懂得抱负变压器和实际变压器的区别。2、懂得变压器的工作原理,会用法拉第电磁感应定律解释变压器的变比关系。3、懂得不同种类的变压器。【教学重点】变压器的工作原理,互感过程的理解及电压与匝数的关系。【教学难点】互感过程的理解,变比关系的推导和理解【教学措施】演示、推理、学生实验【教具】学生电源、可拆变压器、交流电压表、小灯泡、多用电表(交流电压档）【教学过程】引入新课今天我们要学习的是变压器这一节，在进入新课前,我们来看这样一组数据。投影:用电器额定工作电压用电器额定工作电压随身听3V机床上的照明灯36扫描仪1防身器300手机充电器42V 4.4 .3V黑白电视机显像管几万伏录音机6V 9 V彩色电视机显像管十几万伏提问：我们发现不同的用电器所需的额定电压是不同的，但是国内民用供电电压均为220V,如何才干让这些工作电压不同的用电器正常工作呢?回答：用我们今天所要学习的设备变压器。演示实验:出示交流电源，用交流电压表（量程1V）测其电压为7，若想用这个电源来使额定电压为3V的小灯泡正常发光,显然不能直接接电源,我们就可以运用变压器将电源电压降下来后再接灯泡。现象：灯泡可以正常发光。这阐明变压器是可以变化交流电压的设备。过渡：为什么变压器会有这样的功能呢？就让我们先从变压器的构造说起。一、变压器的构造最典型的变压器是由两个线圈和闭合铁芯构成。展示可拆变压器,左右各有一种线圈套在铁芯上,其中一种与电源相连的称为原线圈(或初级线圈），另一种与用电器相连的称为副线圈（或次级线圈)。线圈是由绝缘的导线绕制的。闭合的铁芯是由涂有绝缘漆的薄硅钢片叠加而成的。线圈与铁芯彼此绝缘。投影:变压器的示意图,原副线圈的匝数一般是不同的,n和n2分别表达原线圈和副线圈的匝数,U1和U2表达原线圈和副线圈的端电压。提出疑问:从前面的实验中看到灯泡可以发光,阐明副线圈两端是有电压的,但是线圈和铁芯彼此绝缘，不也许将原线圈的电能直接传送到副线圈来，那么这个电压是如何产生的呢？其实变压器也是法拉第电磁感应现象的一种应用,我们可以具体来分析变压器是如何工作的。二、变压器的工作原理 分析:把交变电压加在原线圈上,原线圈中的交变电流产生交变的磁场,将铁芯磁化并在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不仅穿过原线圈,也穿过副线圈，因此也在副线圈中激发感应电动势。如果副线圈两端连着用电器，副线圈中就会产生交变电流。这一交变电流也产生交变的磁通量,交变的磁通量同样即穿过副线圈也穿过原线圈，因此也都会引起感应电动势。把原线圈引起的总感应电动势用E表达,副线圈引起的总感应电动势用E2表达。显然,这一过程中原副线圈是互相感应的,我们就把原、副线圈中由于有交变电流而产生的互相感应的现象，称为互感现象。因此，通过互感现象，副线圈中产生了感应电动势，相称于一种电源可以对外供电了。提问学生:若是接直流电源的话,副线圈两端还会有电压吗?演示实验:接直流电时,灯泡不亮，副线圈两端电压为零。从能量的角度解释,接交流电时,由于互感现象原线圈的电能先转化为磁场能再转化为副线圈的电能。而接直流电时，不能发生这样的能量转化。提问:在变压器通过交变磁场传播电能的过程中,闭合铁芯起什么作用？演示实验:取下可拆变压器的一块铁芯,使其不闭合，观测现象。发现灯变暗了,甚至不亮,而重新加上铁芯后，正常发光。阐明:若没有铁芯，则磁感线漏失在空间中,只有一小部分穿过另一线圈，而加上铁芯后可以使磁感县绝大部分集中在铁芯中，使得能量转化的效率大大提高了。三、抱负变压器的变压规律若将漏失的磁通量忽视不计，可觉得穿过原副线圈的磁通量相似变化状况也相似，则在每匝线圈中产生的感应电动势是同样的,但由于原副线圈的匝数不同,则有：1 = n1 2 由此可得 = 若将原线圈导线电阻忽视不计，则 U1 E1。若将副线圈导线电阻忽视不计,则由于副线圈可以当作一种电源,忽视内阻，电动势等于路端电压，U2 E。 因此:=像这样忽视了原副线圈的电阻以及多种电磁能量损失的变压器，称为抱负变压器。可见,抱负变压器原副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数比。过渡:对于电压与匝数间的关系我们可以自己动手做实验验证一下。学生实验：1、简介仪器a、4V学生交流电源投影：、小型变压器,不同于可拆变压器，两个线圈套在一起，每个线圈都标有匝数,铁芯上下拼成日字形状,使线圈处在铁芯的中间，这样同样能使得穿过原副线圈的磁通量相似。c、万用表,可以测量交流电压，先使得转动旋钮调在交流电压0V量程挡上，读数可以在表盘上读取，测量时直接用表笔接触接线柱。、测量，并记录数据n1n2n1/ n2U1U2U1/ 2601201：212002：、提问学生，并得到结论:a、在误差范畴内，有=略有误差是由于，此时忽视了原副线圈的电阻和漏磁。 、如果nn1 ，则输出电压高,称升压变压器;如果n1 ，则输出电压低，称降压变压器。对于抱负变压器而言，尚有一种重要特点是将铁芯中发热的能量忽视不计。我们懂得绕在在铁芯上的线圈通交流电后会在铁芯中产生涡流,损失能量,但是铁芯如果用薄硅钢片叠加制成的话,可以使损失大大减少,甚至可以忽视不计。因此，抱负变压器输入的电功率等于输出的电功率，即P1=21I1=UI2 由此可得， 因此，抱负变压器的原副线圈的电流跟她们的匝数成反比。由这一关系,可知若是高压线圈匝数多,但电流小，可用较细的导线,可以节省材料;若是低压线圈匝数少但是电流大,就要用较粗的导线。因此，我们可以从导线的粗细来判断其匝数的多少,进而判断使升压变压器还是降压变压器。四、几种常用的变压器投影图片1、自耦变压器特点:只有一种线圈,滑动头P变化位置时,输出电压也会变化若将整个线圈作原线圈,则1为升压变压器。2、互感器应用：用于将高电压变成低电压，或将大电流变成小电流的变压器。这样可以测量高电压和大电流了。a、电压互感器规定：原线圈并联进电路，副线圈接交流电压表，原线圈匝数不小于副线圈匝数。、电流互感器规定:原线圈串联进电路,副线圈接交流电流表，原线圈匝数不不小于副线圈匝数。五、小结本节课重要学习了如下内容:1、 变压器由线圈和铁芯构成。2、 变压器可以变化交流电的电压和电流,运用了原副线圈的互感现象。3、 抱负变压器:忽视一切电磁损耗，有P=P2 4、 平常生活和生产中使用多种类型的变压器，但它们遵循同样的原理。