2019-2020年高二物理变压器教案 人教版.doc

2019-2020年高二物理变压器教案 人教版【教学目标】1、了解使用变压器的目的，知道变压器的基本构造，知道理想变压器和实际变压器的区别2、知道变压器的工作原理，会用法拉第电磁感应定律解释变压器的变比关系3、知道不同种类变压器的共性和个性【教学重点】变压器的工作原理，互感过程的理解【教学难点】对多个副线圈的变压器，或铁芯“分叉”的变压器，变比关系的推导和理解【教具】民用变压器模型、实验室用小型变压器、调压变压器实物【教学过程】1、引入新课：我们手头有一个用电器，标有“110V、60W”字样，如果要它正常工作，而唯一的电源的电压是220V。你想怎样设计这个电路？学生：限流器电路；分压器电路请大家从有用功、无用功、电路效率的角度评价一下这两个电路学生：限流器电路的效率为50% ；分压器电路的效率小于50% 。能源是宝贵的资源，我们设计这样的电路显然不能令人满意。本节课将介绍更为合理的电路设计措施（课题展示）一、变压器 理想变压器听到变压器，我们都应感到比较熟悉，同学们在哪些场合见到过变压器？学生：变电站、家电修理铺什么是变压器，它的构造怎样？展示：变电站变压器模型（可拆卸）、家用电器变压器a、学生观察到的部件； b、共同的&不同的部件；c、归纳概念。1、变压器：同一铁芯上缠绕几组线圈构成变压器，最典型的变压器是同一铁芯上缠绕两个线圈，一个称为原线圈，一个称为副线圈，它们的匝数一般是不同的。通用符号如图1所示，n1和n2分别表示原线圈和副线圈的匝数。2、理想变压器：工作时，可以忽略焦耳热和涡流发热（磁能损失）的变压器。二、变压器的工作所谓变压器，就是能够改变电压的仪器，它使是怎样改变电压的呢？结合图2，介绍变压器的接线常规（说明：副线圈中负载未画出；否则为“空载”状态）；互感的形成；*法拉第电磁感应定律的应用（回避源电动势和反电动势叠加的过程、相位差问题），注意两边磁通量相等E1 = n1 E2 = n2=对于理想变压器，导线电阻可以忽略，故 U1 = E1 ，U2 = E2 （副线圈看成一个电源，电动势等于路端电压）。所以=即：理想变压器原副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数比。如果n2n1 ，则输出电压低，称降压变压器；如果n2n1 ，则输出电压高，称升压变压器。对于理想变压器，我们除了关心它的电压关系外，还关心它的功率和电流关系功率 P1 = P2 电流 = 对于上面的关系，除了要求变压器理想之外，还有没有其它的条件约束呢？师生活动1：讨论图3所示变压器的电压、功率&电流的关系（结论：=，=；P1 = P2 + P3 ；n1I1 = n2I2 + n3I3）师生活动2：讨论图4所示变压器的电压、功率&电流的关系（设两个副线圈的磁通分配相同）（答案留作开放式。答：=，=；P1 = P2 + P3 ；2n1I1 = n2I2 + n3I3）小结：从以上的探讨我们发现，变压器的电压关系和电流关系并不是用一个正比和反比可以简单地概括，而是会随着变压器结构的改变而改变，但是，万变不离其宗，能量守恒定律和法拉第电磁感应定律总是适用的。那么，实际中的变压器究竟会有一些什么结构形式的变化呢？三、几种常见的变压器1、自耦变压器调压变压器2、互感器a、电压互感器b、电流互感器四、小结变压器是一种在电路设计是常用的元器件，它能达到改变电压的目的，依赖的工作原理是电磁感应中的互感。理想变压器和实际变压器的根本区别是传递能量时是否有损失。因此，我们解变压器的问题时依赖的两大基本关系就是能量守恒和法拉第电磁感应定律。回到我们课前的问题，除了限流器和分压器的方案外，我们还有没有什么其它的设计方案？学生：变压器方案。对于理想变压器方案，电路的效率为多少？学生：100% 。如果是直流电，这个方案可行吗？学生：不行。从这个简单的事例中，我们可以初步领略到变压器的妙处和交流电相对直流电的优越性。【归纳小结】变压器主要由铁心和原、副线圈组成，理想变压器的基本规律是（1）任何两组线圈的端电压与其匝数成正比，即可见，电压仅与匝数有关，与负载无关，且同一个变压器各线圈的“每伏匝数”必相等。（2）输入功率等于输出功率因此，当副线圈所接负载变化时，副线圈的电流变化，原线圈的输入功率随之变化。（3）输入端的安匝数等于输出端安匝数之和，即当仅有一组原副线圈时可简化为 讲练互动 【例1】如图所示M为理想变压器，原副线圈匝数比为22：1，电源电压u311sin314t V不变，变阻器R的最大阻值为10。求（1）当变阻器的滑动头P从最下端向上移动时，各个电表读数如何变化？（2）变阻器R接入副线圈时电流表A1的最小读数（3）如果变阻器R断路，电流表A1的读数又是多大？解析（1）两个电流表读数都变大。（2）变阻器R接入副线圈时电流表A1的最小读数为0.045A。（3）如果变阻器R断路，理想变压器空载，两个电流表读数都为零。n3 Rn2 L220Vn1【例2】理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=2200匝、n3=440匝，电源电压为U1=220V，n3上连接的负载电阻R=8.8， n2上连接的灯泡“110V 110W”正常发光。求原线圈中的电流I1和n2。解析 I1=1.5A. n2=1100（匝）课后巩固1、对于理想变压器，下列说法正确的是（ ）A、原线圈中的电流随着输出功率的增加而增大B、原线圈的输入功率随着副线圈回路电流的增大而增大C、原线圈的电压随副线圈的输出功率的增加而增大D、原线圈用细导线绕制，副线圈用粗导线绕制2、一个理想变压器，正常工作时，在原、副线圈上，下列物理量中一定相等的是-（ ）A、交流的频率 B、电流的有效值C、电功率 D、磁通量的变化率3、理想变压器在使用中，下列说法中正确的是（ ）A、原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的增大而增大B、原线圈中输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增大而增大C、当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电流D、当副线圈空载（断路）时，原线圈上的电压为零4、在用理想变压器给一个阻值为R的负载供电，在输入电压一定的条件下，下列哪个办法可使变压器输入功率增加（ ）A、增加原线圈匝数B、增加副线圈匝数C、减小负载电阻阻值 D、增大负载电阻阻值5、如图所示为一理想变压器工作电路图，今欲使变压器的输入功率增大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，可行的办法是-（ ）题5图U1n1Rn2A、原线圈的匝数n1增加到原来的2倍B、副线圈的匝数n2增加到原来的2倍C、负载电阻的阻值R变为原来的2倍D、n2和R都变为原来的2倍题6图PUn1n26、如图所示，n1为理想变压器原线圈，其接入电路的匝数随着滑动接触点P的上下移动会增加或减少，当输入电压U稍有下降时，为了使接在副线圈n2上的电灯电压保持不变，正确的调节方法是（ ）ab题7图A、使P稍向上滑动 B、副线圈上改接电阻较大的电灯C、使P稍向下滑动 D、副线圈上改接电阻较小的电灯7、如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则（ ）A、a为电流表，b为电压表B、a为电压表，b为电流表C、路输送电功率是2200W题8图CDRPOABD、线路输送电功率是2.2106W8、如图所示是一理想的自耦变压器，A、B端接交流电源，C、D端接负载电阻R，P为滑动触头，当P逆时针转动时，下列结论正确的是（ ）A、R两端的电压下降，电流减小B、R两端的电压升高，电流增大C、R两端的电压升高，电流减小D、R消耗的功率不变二、填空题9、一台理想变压器原线圈为1320匝, 副线圈为60匝, 在副线圈上接上一个10的电阻, 通过它的电流强度为1A, 则原线圈的电压为_V, 输入功率是_W, 在其他条件不变时, 若将副线圈匝数加倍, 则原线圈中电流将变为_A.10、理想变压器有两组副线圈，原线圈匝数n1=880匝，接到220V的交流电源上，现要使副线圈n2输出电压U2=5V，则n2= 匝，要使n3输出电压U3=250V，则应使n3= 匝，当副线圈n2、n3接上负载后的电流强度分别为I2=2A、I3=0.4A，则原线圈中的电流强度为I1= A.三、计算题11、如图所示理想变压器原、副线圈的匝数比为N1：N2=2：1，原线圈接220 V交流电源，副线圈接额定功率为 20 W的灯泡 L，灯泡正常发光当电源电压降为180 V时，求：题11图（1）灯泡实际消耗的功率？（2）此时灯泡中的电流是多少？题12图n112n2I23n3I312、理想变压器原线圈1接U1=220V交流电压，副线圈2的输出电压U2=6V，电流I2=4A，副线圈3输出电压为U3=250V，电流I3=0.4A，如图所示。若n2为24匝，则原线圈中电流I1为多少？副线圈n3匝数为多少？1、A 2、ACD 3、A 4、BC 5、D 6、B 7、BD 8、A9、220V 10W A 10、20匝 1000匝 0.5A 11、16.2W 0.18A12、A 1000匝