2019-2020年高中物理 變壓器1教案 人教版第二冊.doc
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2019-2020年高中物理 變壓器1教案 人教版第二冊 一、教學目的 1.知道變壓器的構造,理解互感現(xiàn)象,理解變壓器的工作原理 2.理解理想變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關系,能應用它分析、解決基本問題 3.理解理想變壓器的原、副線圈中電流與匝數(shù)的關系 4.知道幾種常見的變壓器 二、教學重點:變壓器的工作原理和工作規(guī)律 三、教學難點:理解副線圈兩端電壓是與原線圈頻率相同的交變電流,推導變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關系 四、教 具:變壓器、交流電壓表、學生電源、自耦變壓器、燈泡等 五、教學方法:講授、演示實驗 六、課時安排:1課時 七、教學過程 (一)引入新課 鐵芯 原線圈 副線圈 1 2 3 4 3 4 1 2 U1 U2 U2 U1 圖.1 電燈、電飯鍋、洗衣機、電冰箱等用電器需要220V的電壓,隨身聽只需3-6V的電壓,而彩色電視機顯像管卻需要1000V以上的高壓電,而照明電路電壓只有220V,那么如何使額定電壓不是220V的電器設備正常工作呢? (二)進行新課 1.介紹變壓器的構造 由一個閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的。如圖1所示。 原線圈:跟電源相連,用絕緣線繞成的 副線圈:跟負載相連,用絕緣線繞成的 閉合鐵芯是由涂有絕緣漆的硅鋼薄片疊合而成。 強調:線圈必須繞在鐵芯上。 2.變壓器的工作原理 [演示實驗]當原線圈接入交變電壓時,副線圈兩端拉入交變電壓表會有讀數(shù),若原線圈不接電源,副線圈接入的交流電壓表沒有讀數(shù)。如圖2。 提問1:原、副線圈并沒有直接連接,為什么副線圈兩端的電壓表會有讀數(shù)? 答:是鐵芯使原、副線圈發(fā)生了聯(lián)系,原線圈中接入了交變電流,則副線圈中就有交變電流產生。 U3 U1 U2 12V 圖2 引導學生用電磁感應的知識來分析問題。 討論: (1)套在變壓器鐵芯上的兩只線圈起什么作用? 強調:①原、副線圈之間是通過交變磁場相互聯(lián)系的 ②從能量的角度看,顯然變壓器不能產生電能,它只是通過交變磁場傳輸電能。 (2)根據剛才分析,原、副線圈即使不套在閉合鐵芯上,它們之間仍然存在電磁感應關系,那么為什么說鐵芯是變壓器的必要組成部分? [演示實驗]將一只燈泡串接在變壓器副線圈兩端,調節(jié)變壓器,使燈泡正常發(fā)光,然后拆去變壓器鐵芯的一邊,使鐵芯不閉合。立刻可看到燈泡變得很暗。 說明:沒有鐵芯但靠得很近的原、副線圈的確存在互感關系,但它傳輸電能的效率太差,因為大部分磁感線都流失在線圈外,漏失的磁感線不會在原、副線圈之間起傳輸電能作用。而鐵芯由于被磁化,絕大部分磁感線集中在鐵芯上,大大增強了變壓器傳輸電能的效率。 小結:原、副線圈有共同的鐵芯,穿過它們的磁通量和磁通量的變化時刻都相同,由于原、副線圈中有交變電流而發(fā)生了互感現(xiàn)象,使電能可以通過磁場從原線圈到達副線圈。 (3)原、副線圈之間的電壓關系 提問2:感應電動勢的大小與什么有關? (①磁通量變化率?、诰€圈匝數(shù)) 由于原、副線圈中的電流共同產生的磁通量相同,因而這兩個線圈的每匝產生的感應電動勢相等。推導變壓比公式: 原、副線圈中產生感應電動勢大小分別為: , 由此可得: 根據自感現(xiàn)象,原線圈中感應電動勢E1起阻礙電流變化的作用,跟加在原線圈兩端電壓U1的作用相反,且電阻很小,則有E1=U1。副線圈相當于一個電源,感應電動勢E2相當于電源的電動勢,內阻很小,則有E2=U2, 故: 結論:理想變壓器(這種忽略原、副線圈的電阻和各種電磁能量損失的變壓器稱為理想變壓器)的原、副線圈的兩端電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)比。從能量角度看,變壓器不能產生電能,它只是通過交變磁場傳輸電能。 問:變壓器能不能改變直流電壓? 指出:(1)n2>n1 時,U2>U1,稱升壓變壓器 (2)n2<n1 時,U2<U1,稱降壓變壓器 (4)變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關系 大型變壓器鐵芯中漏磁可以忽略不計,電能沒有通過電磁波輻射出去,銅導線繞成的線圈電阻很小,不計導線上的熱損失。硅鋼片極薄,且彼此絕緣,由于電感產生的渦流可忽略不計。所以大型變壓器均可認為是理想變壓器,即無任何電能損失。 因此:P入=P出,即I1U1=I2U2,而U1/U2=n1/n2 所以: 強調指出:以上結論僅限于副線圈只有一個的情況,但無論有幾個副線圈,對理想變壓器,P入=P出恒成立。 提問:根據以上分析,請同學想想看,原、副線圈的導線粗細為不什么不同?這樣做有什么好處? 3.介紹幾種常見的變壓器:自耦變壓器、調壓器、互感變壓器等。 (三)鞏固練習 為了安全,機床上照明電燈用的電壓是36V,這個電壓是把220V的電壓降壓后得到的,如果變壓器的原線圈是1140匝,副線圈是多少匝?用這臺變壓器給40W的電燈供電,原、副線圈中的電流各是多大?(187匝,I1=0.182A, I2=1.1A) (四)作業(yè)布置 1.課文練習三?。?)(3)做在作業(yè)本上 2.完成練習三其它題目,閱讀224頁閱讀材料《汽油機點火裝置》- 配套講稿:
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