高二物理（人教版选择性必修二）-变压器-
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设计思想：变压器是生产生活中非常必要和常见的设备，通过真实的情景问题引入本节课的学习内容。然后通过对变压器进行连续设问，推进本节课的学习任务。连续的设问还展现出研究一个事物的常规思维方法，学生在学习实践中体会科学方法。在实验探究环节中，师生共同基于数据做出猜想，得出结论。体会科学探究是一种认识事物的思维方式和研究手段。由于变压器是电磁感应中互感现象的实际应用，通过知识的迁移理解变压器的原理，使学生对电磁感应的认识得到进一步的进阶。教学目标：1.了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。2.通过实验，探究变压器电压与匝数的关系。3.掌握理想变压器的变压规律、原副线圈的能量关系，并理解单相理想变压器的原副线圈电流关系。通过理想变压器的学习使学生了解建立物理模型的方法（抓主要因素，忽略次要因素，排除无关因素）。4.知道几种常见的变压器。教学重点：理解变压器的变压规律、原副线圈的能量关系教学难点：变压器是如何传输电能的理论角度理解变压器的变压规律教学方法：实验探究、演绎推理环节一：真实情景引入新课展示：生活中的几种用电设备，电脑、手机、LED灯。设问：提出问题各种用电设备所需电压各不相同。比如：笔记本电脑用电电压为20v，手机充电电压一般为5v，常见的家用LED灯所需电压是几十伏、实验室中的一些实验需要用到上万伏的电压…而我们国家的民用供电统一为220伏交流电，那么，如何使这些额定电压不是220伏的电器设备都能正常工作呢？环节二：变压器的结构问题1：先来认识几种常见变压器，变压器帮助我们解决了这么大的问题，那变压器结构究竟什么样子？我们把变压器拆开来，请同学们注意观察，变压器由哪些部分组成。介绍变压器的结构。根据变压器的结构画出变压器的结构示意图，中间的矩形框代
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闭合的铁芯，两边分别是套在铁芯上的原线圈和副线圈。变压器在电路中的符合，是由两个线圈符号组合而成，中间这条线代表铁芯，有时也可以简略不画。问题2：从变压器的结构可以看出，变压器的原、副线圈之间并没有用导线直接连接，那副线圈两端的电压是怎么产生的？环节三：变压器的原理结合变压器的结构示意图，从原线圈加上交变电压开始，分析变压器工作时的基本物理过程。介绍：同学们在前面电磁感应一章中，了解到：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感。学生活动1：变压器能改变恒定电流的电压吗？举例分析：家庭燃气灶、汽油发动机的点火装置、手机电源适配器。学生活动2：变压器在变压时，副线圈也输出了能量，那么变压器副线圈输出的能量是怎么来的？从能量角度理解变压器的工作原理。问题3：变压器副线圈的输出的电压与什么因素有关？环节四：实验探究学生活动3：请同学们根据探究目的，结合变压器的的结构、原理确定实验思路、器材、步骤。学生活动4：分析实验中获得的数据，得出实验结论。问题4：实验数据表明，变压器原、副线圈电压之比与原、副线圈的匝数之比很接近，但又不相等，这是为什么呢？介绍：变压器变压过程也是能量的传输过程。但是变压器在传输能量的过程中也有能量损失。变压器的能量损耗主要在三个方面，交变电流的磁场会有小部分漏到铁芯之外，这个损失称为漏磁；变压器线圈虽然是由铜线绕制，但由于匝数多，电阻不为零，电流通过时会发热，这种损耗叫做铜损；铁芯在变化磁场中，会产生涡流使铁芯发热，这种损耗叫做铁损。所以，铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成，就是为了减少变压器的涡流损耗。正是这些能量损耗使得变压器原、副线圈电压之比与它们的匝数之比很接近，但又不能严格相等。通过实验以及数据的分析和思考，我们可以得出实验结论。在误差允许的范围内，原、副线圈的电压比等于两个线圈的匝数比。数学表达式写为。过渡：实际变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的大型变压器，在满负荷工作时效率可以达到95%以上。基于实际情况，可以忽略变压器的各种损耗，即不计漏磁，忽略铜损和铁损。我们把没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。一听名字，想必同学们意识到，这又是一个理想模型。环节五：理想变压器介绍：理想变压器的条件。学生活动5：由变压器的原理可以知道，当铁芯中磁通量发生变化时，变压器的原、副线圈均要发生电磁感应现象，设变压器原、副线圈的感应电动势分别为E1、E2，对于不计各种损耗的理想变压器，E1与E2是什么关系？变压器原线圈输入电压U1与原线圈感应电动势E1什么关系？变压器副线圈输出电压U2与副线圈感应电动势E2之间是什么关系？从理论角度，分析得到理想变压器的变压规律学生活动6：如果有两个副线圈，这个变压规律还成立吗？怎样设计变压器线圈的匝数，能让变压器升高电压或者降低电压？现在知道了理想变压器原、副线圈电压的关系。那对于理想变压器，请同学们分析推导原线圈输入的电功率P输入与副线圈输出的电功率P输出之间是什么关系？在只有一个副线圈时，原线圈电流I1、副线圈电流I2之间什么关系？环节六：几个典型变压器1.图1是某一手机电源适配器，已知其输入电压为220V，输出电压为5V。图2是从适配器中变压器原、副线圈上拆下来的带有绝缘层的铜线，请观察说明A、B铜线有什么区别？判断哪一个是原线圈用线？为什么两个线圈的铜线粗细不同？2.电压、电流互感器互感器也是一种变压器，请同学们根据这两幅图，以及你对变压器的理解，判断哪一个是把高电压降低成低电压的电压互感器，哪一个是把大电流转变成小电流的电流互感器。3.如图所示是街头变压器通过减压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？环节七：课堂小结面对生活中一个常用的电子元件——变压器，我们在这节课通过不断的思考：变压器的结构什么样？变压器为什么能够变压？变压器的变压规律是什么？为什么会有这样的变压规律？逐渐认识清楚了变压器。然后利用学习的知识，分析了几种常用的变压器。如果本节课的学习，还引起了你其他的一些思考，请同学们课后继续自己的研究。变压器在生活中的一个非常重要的应用是用在远距离输电中，请同学们课后通过自主学习，研究远距离输电的相关知识。板书：一、结构结构示意图符号二、原理：互感现象三、理想变压器1.条件：无漏磁、无铁损、无铜损2.变压规律,U1=e1，U2=e2→：3.功率关系P入=P出，即：U1I1=U2I2+U3I3+…单个副线圈：U2I2=U1I1，即：四、几种常见变压器自耦变压器电压互感器电流互感器4
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