5．4  变压器教学设计

教学目标

（一）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。

（二）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。

（三）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。

教学重点

理解变压器的工作原理，采用实验对比、动画演示等方法，使学生再次体会交流电与直流电的区别，知道变压器的工作原理是互感现象。

教学难点

理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，采用实验探究和理论推导相结合的方法，强调在理想变压器在原、副线圈中电压与匝数的关系。

教学方法

讨论法、实验探究法、讲解法

教学用具

学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡、多媒体课件

教学过程

（一）引入新课

在实际应用中，常常需要改变交流的电压.大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。各种用电设备所需的电压也各不相同。电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压。一般半导体收音机的电源电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压。交流便于改变电压，以适应各种不同需要。变压器就是改变交流电压的设备。这节课我们学习变压器的有关知识。

板书：变压器

一．         变压器

  1.定义

多媒体图片展示多种多样的变压器。因为有生活中的常见的变压器，学生表现活跃，激发兴趣。

（二）进行新课

思考与讨论：

 

 

 

 

 

 

学生猜想结果，教师演示实验。输入端接220v，演示之前要注意原副电压的匝数比，确保输出电压为超出小灯泡的额定电压。

总结：这种装置就是一种变压器。

板书：2.变压器的构造

      3.变压器的符号

设问：刚才的实验中两个线圈并没有直接接触，接了交流电流后灯泡就亮了。如果接直流电会怎么样呢？

     教师演示接直流电情况后，提问：这个现象说明了什么呢？

学生讨论，回答。

教师总结并用flash进行演示，这原来是一种互感现象，当一个线圈中通交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在另一个线圈中激起感生电场，从而产生感生电动势，灯泡中有了感应电流，故灯泡发光。利用互感现象实现了电能→  磁场能 → 电能转化。

板书：二.变压器的工作原理

如果在能量转化的过程中能量损失很小，能够略去原、副线圈的电阻，以及各种电磁能量损失，这样的变压器我们称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模型。

板书：三.理想变压器

教师：变压器线圈两端的电压与哪些因素有关系呢？

学生猜测:交流电压、原副线圈的匝数

教师：下面我们通过实验来探究。研究某些物理量之间的关系，常用的方法是什么？

学生回答：控制变量法。

教师提醒学生注意：

(1)原线圈电压不要超过12V.不用手接触裸露的导线.

(2)用多用电表的交流电压档测电压，先用大量程后用小量程.

(3)设计表格记录结果.

 

学生分组实验，实验过程

（1)          改变副线圈匝数(交流电压、原线圈匝数恒定)

 U₁=4v，n₁=2

n2	6	8	12
U2

 

(2) 改变原线圈匝数(交流电压、副线圈匝数恒定)

U₁=4v，n₂=4

n1	6	8	12
U2

 

(3)改变交流电压(原线圈匝数、副线圈匝数恒定)

n1:n2=2:1

U1	U2
2
4
6
8

总结：实验现象，得出在误差允许范围内的结论。

分析误差的原因，本设计旨在培养学生实事求是的科学态度。

在实验的基础上，再进行理论推导，实验和理论分析均表明原副线圈的电压之比等于连个线圈的匝数比。

 

板书：四、理想变压器的变压规律

升压变压器，n₂＞n₁，降压变压器，n₂＜n₁

 

教师设问：理想变压器原副线圈里的电流是什么关系呢？引导学生从能量守恒的角度去推导

板书：五、理想变压器的变流规律

因为理想变压器没有能量损失，所以P_出=P_入

若理想变压器只有一个副线圈，则原副线圈中的电流I₁与I₂有什么关系？

据P_出=U₂I₂，P_入=U₁I₁及P_出=P_入得：U₂I₂=U₁I₁

则： （只适用于只有一个副线圈的情况）

实验验证。

教师：若理想变压器有多个副线圈，则原副线圈的电压、电流与匝数是什么关系？

学生推导证明，教师总结。

板书：六．几种常见的变压器

互感器和自耦变压器。

 

（三）课堂练习

1、理想变压器原、副线圈的匝数比n₁:n₂=4:1,当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,图中电流表A₁的示数12mA,则电流表A2的示数为(          )

A．3mA        B．0     

C．48mA      D．与负载R的值有关

2、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等 （   ）

A．交流的频率                                        B．电流的有效值

C．电功率                                               D．磁通量变化率

3、一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为(           )

A、36匝          B、72匝                 C、720匝        D、1440匝

4、一理想变压器，原线圈匝数n1=1100，接在电压220V的交流电源上，当它对11只并联的“36V,60w”的灯泡供电时,灯泡正常发光.由此可知副线圈的匝数n₂=_____，通过原线圈的电流 I₁ =______。

这几道练习题的设置，检查学生了对本节课所讲内容能否理解应用，并加以巩固。

（四）小结

一.变压器

1.定义

2.构造

3.符号

二.变压器的工作原理

三.理想变压器

四.变压器的变压规律

五.变压器的变流规律

六.几种常见的变压器

 

（五）作业布置

1.上作业本  课本P43 第2、3题

2.物理作业本 《变压器》一节

流程

引入新课——介绍变压器——分析变压器的变压原理——介绍理想变压器

——理想变压器原副线圈两端的电压与线圈匝数的关系（实验探究和理论推导）——

理想变压器原副线圈内电流与线圈匝数的关系(理论推导实验验证)——课堂练习——小结，作业布置