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人教版 (新课标)选修3选修3-2第五章 交变电流4 变压器教学设计
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教学课题：变压器一．教学目标【知识和技能】1、知道变压器的构造．知道变压器是用来改变交流电压的装置． 2、理解互感现象，理解变压器的工作原理． 3、掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题． 4、理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题． 5、理解变压器的输入功率等于输出功率．能用变压器的功率关系解决简单的变压器的电流关系问题． 6、理解在远距离输电时，利用变压器可以大大降低传输线路的电能消耗的原因． 7、知道课本中介绍的几种常见的变压器．【过程和方法】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．【情感、态度、价值观】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．教学重点、难点重点：变压器工作原理及工作规律．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．三．教学仪器投影仪、教学用变压器四．教学方法实验、讲授五．教学过程引入1．电感对交变电流的作用？2．电容对交变电流的作用？3．互感是指？新课1．变压器的构造 原线圈、 副线圈、 铁心2．变压器的工作原理 在原、副线圈上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。3．理想变压器磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。4．理想变压器电压跟匝数的关系： U1/U2= n1/n2说明：对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。即有=……。这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁心内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。5．理想变压器电流跟匝数的关系I1/I2= n2/n1 （适用于只有一个副线圈的变压器）说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+……再根据U2=U1 U3=U1 U4= U4……可得出：n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+……6．注意事项（1）当变压器原副线圈匝数比()确定以后,其输出电压U2是由输入电压U1决定的(即U2=U1)但若副线圈上没有负载 , 副线圈电流为零输出功率为零 , 则输入 功率为零,原线圈电流也为零,只有副线圈接入一定负载,有了一定的电流,即有了一定的输出功率，原线圈上才有了相应的电流（I1=I2），同时有了相等的输入功率，（P入=P出）所以说：变压器上的电压是由原线圈决定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。 练习【例1】如图16-1所示,理想变压器铁芯上绕有A、B、C三个线圈，匝数比为nA:nB:nC=4:2:1,在线圈B和C的两端各接一个相同的电阻R，当线圈A与交流电源连通时，交流电流表A2的示数为I0，则交流电表A1的读数为_______________I0 。【分析与解】此题如果轻易用电流强度与匝数成反比的关系来解，即得出IA=0.5I0就错了。应该注意到变压器副线圈有多组，电流反比关系不成立，但电压与匝数成正比的关系还是成立的，应先根据这一关系求出C组线圈电压，再根据R相等的条件求出C组电流，由和，得IC=0.5I0 .此后利用关系式 nAI A=nBnB +nCnC即 4IA=2I0+1×0.5I0 得IA=0.625I0【例2】将电阻R1和R2如图16-3甲所示接在变压器上，变压器原线圈接在电压恒为U的交流电源上，R1和R2上的电功率之比为2：1，若其它条件不变，只将R1和R2改成如图乙接法，R1和R2上的功率之比为1：8。若甲图中原线圈电流为I1，乙图中原线圈电流为I2，求：（1）两组副线圈的匝数之比；（2）I1和I2之比。【分析与解】：（1）甲图中R1和R2串联，电流相同，功率与电阻成正比，所以有 R1=2R2……（1） 设三组线圈的匝数分别是n1 ,n2 ,n3，两组副线圈上的电压分别是U2和U3，易得U2=U U3=U乙图中R1和R2上的功率之比为1 : 8即 8 ……（2）联列（1）式和（2）式解得 =（2）设甲图中输出功率为P1，则P1=（）2/（R1+R2）设乙图中输出 功率为P2，则P2=（）2/R1+（）2/R2以R1=2R2，n3=2n2代入，可得： 。由于输入功率等于输出功率，所以甲、乙两图中输入功率之比也为，根据P=IU，电压恒定，所以两图中电流之比I1：I2=2：3小结1．变压器的工作原理2．变压器的特点3．注意事项作业六．教学反思：
教学课题：变压器一．教学目标【知识和技能】1、知道变压器的构造．知道变压器是用来改变交流电压的装置． 2、理解互感现象，理解变压器的工作原理． 3、掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题． 4、理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题． 5、理解变压器的输入功率等于输出功率．能用变压器的功率关系解决简单的变压器的电流关系问题． 6、理解在远距离输电时，利用变压器可以大大降低传输线路的电能消耗的原因． 7、知道课本中介绍的几种常见的变压器．【过程和方法】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．【情感、态度、价值观】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．教学重点、难点重点：变压器工作原理及工作规律．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．三．教学仪器投影仪、教学用变压器四．教学方法实验、讲授五．教学过程引入1．电感对交变电流的作用？2．电容对交变电流的作用？3．互感是指？新课1．变压器的构造 原线圈、 副线圈、 铁心2．变压器的工作原理 在原、副线圈上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。3．理想变压器磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。4．理想变压器电压跟匝数的关系： U1/U2= n1/n2说明：对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。即有=……。这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁心内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。5．理想变压器电流跟匝数的关系I1/I2= n2/n1 （适用于只有一个副线圈的变压器）说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+……再根据U2=U1 U3=U1 U4= U4……可得出：n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+……6．注意事项（1）当变压器原副线圈匝数比()确定以后,其输出电压U2是由输入电压U1决定的(即U2=U1)但若副线圈上没有负载 , 副线圈电流为零输出功率为零 , 则输入 功率为零,原线圈电流也为零,只有副线圈接入一定负载,有了一定的电流,即有了一定的输出功率，原线圈上才有了相应的电流（I1=I2），同时有了相等的输入功率，（P入=P出）所以说：变压器上的电压是由原线圈决定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。 练习【例1】如图16-1所示,理想变压器铁芯上绕有A、B、C三个线圈，匝数比为nA:nB:nC=4:2:1,在线圈B和C的两端各接一个相同的电阻R，当线圈A与交流电源连通时，交流电流表A2的示数为I0，则交流电表A1的读数为_______________I0 。【分析与解】此题如果轻易用电流强度与匝数成反比的关系来解，即得出IA=0.5I0就错了。应该注意到变压器副线圈有多组，电流反比关系不成立，但电压与匝数成正比的关系还是成立的，应先根据这一关系求出C组线圈电压，再根据R相等的条件求出C组电流，由和，得IC=0.5I0 .此后利用关系式 nAI A=nBnB +nCnC即 4IA=2I0+1×0.5I0 得IA=0.625I0【例2】将电阻R1和R2如图16-3甲所示接在变压器上，变压器原线圈接在电压恒为U的交流电源上，R1和R2上的电功率之比为2：1，若其它条件不变，只将R1和R2改成如图乙接法，R1和R2上的功率之比为1：8。若甲图中原线圈电流为I1，乙图中原线圈电流为I2，求：（1）两组副线圈的匝数之比；（2）I1和I2之比。【分析与解】：（1）甲图中R1和R2串联，电流相同，功率与电阻成正比，所以有 R1=2R2……（1） 设三组线圈的匝数分别是n1 ,n2 ,n3，两组副线圈上的电压分别是U2和U3，易得U2=U U3=U乙图中R1和R2上的功率之比为1 : 8即 8 ……（2）联列（1）式和（2）式解得 =（2）设甲图中输出功率为P1，则P1=（）2/（R1+R2）设乙图中输出 功率为P2，则P2=（）2/R1+（）2/R2以R1=2R2，n3=2n2代入，可得： 。由于输入功率等于输出功率，所以甲、乙两图中输入功率之比也为，根据P=IU，电压恒定，所以两图中电流之比I1：I2=2：3小结1．变压器的工作原理2．变压器的特点3．注意事项作业六．教学反思：
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