5.4變壓器 教案

課時10 時間2010年3月24日 備課人：賈學永 課題 §5.4變壓器 課型 新授課 課時 1 教 學 目 的 （一）知識與技能 1．知道變壓器的構(gòu)造，了解變壓器的工作原理。 2．理解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，能應用它分析解決有關(guān)問題。 3．理解變壓器的電流關(guān)系和功率關(guān)系 4．了解常見的互感器 （二）過程與方法 在分析變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系中培養(yǎng)學生運用物理理想化模型分析問題、解決問題的能力。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1．使學生體會到能量守恒定律是普遍適用的。 2．培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。 重 難 點 教學重點 1．理想變壓器原副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系、電流與匝數(shù)之間的關(guān)系。 2．理想變壓器中輸出功率和輸入功率之間的關(guān)系。 ★教學難點 理解變壓器電壓關(guān)系、功率關(guān)系及電流關(guān)系之間的內(nèi)在聯(lián)系。 教學方法 理論分析、實驗驗證、得出結(jié)論。 教 學 過 程 教 學 過 程 教 學 過 程 教師活動 學生活動 一、創(chuàng)設(shè)情境，導入新課 在實際應用中，常常需要改變交流的電壓.大型發(fā)電機發(fā)出的交流，電壓有幾萬伏，而遠距離輸電卻需要高達幾十萬伏的電壓。各種用電設(shè)備所需的電壓也各不相同。 用電器 額定工作電壓 用電器 額定工作電壓 隨身聽 3V 機床上的照明燈 36V 掃描儀 12V 防身器 3000V 手機充電器 4.2V 4.4V5.3V 黑白電視機顯像管 幾萬伏 錄音機 6V 9V 12V 彩色電視機顯像管 十幾萬伏 我們發(fā)現(xiàn)不同的用電器所需的額定電壓是不同的，但是我國民用供電電壓均為220V，怎樣才能讓這些工作電壓不同的用電器正常工作呢？ 二、自主、合作、探究 思考與討論：右圖中為了使小燈泡發(fā)光，對于左側(cè)的電源有什么要求？并說明原因。（提示：恒定電流、交變電流） 結(jié)論：變壓器要正常工作，其電源必須是 ，變壓器的原理是 。 變壓器的原理 閱讀課本40頁第一段，根據(jù)右圖簡要說明變壓器的構(gòu)造。（組成及各部分名稱） 思考與討論 1、當變壓器原線圈接交流電時，原線圈中的電流發(fā)生變化，從而在鐵芯里產(chǎn)生了磁場，這個磁場是怎么變化的？ 2、副線圈里的磁場是怎樣變化的？副線圈中是否會存在感應電流？原因是什么？ 要點提示：原副線圈里面的電壓具有相同的周期、頻率，二者都為正余弦交流電。（為什么） 探究：在輸入電壓一定時，原線圈、副線圈取不同的匝數(shù)，副線圈輸出的電壓也不一樣，變壓器由此得名。那么，變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)有何關(guān)系呢？ 設(shè)：原線圈的匝數(shù)為n1，副線圈的匝數(shù)為n2，穿過原、副線圈的磁通量的變化率均為△Φ/△t（因為在同一個鐵芯上，所以兩個線圈的磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率均相同） 則原線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為： E1= 副線圈中產(chǎn)生的感應電動勢為：E2＝ 二者的比值為： E1/E2 = 重點依據(jù)：不考慮原副線圈的內(nèi)阻的情況下，原、副線圈中的電動勢和線圈兩端的電壓相等。 所以U1＝E1 U2＝E2 結(jié)論：U1/U2= E1/E2= ，理想變壓器原副線圈的端電壓之比等于這兩個線圈的匝數(shù)比，輸入電壓決定著輸出電壓。 應用：家庭用電為220v的交變電流，為了得到高于220v的電壓，對于匝數(shù)有什么要求？這類變壓器成為升壓變壓器；為了得到低于220v的電壓，對于匝數(shù)有什么要求？這類變壓器成為 。 鞏固練習1．理想變壓器的原線圈的匝數(shù)為110匝，副線圈匝數(shù)為660匝，若原線圈接在6 V的電池上，則副線圈兩端電壓為 （ ） A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V 2。上題中若原線圈接在220sin100t（v）的電源上則副線圈的電壓為（ ）副線圈磁通量變化率的最大值為（ ） 探究：理想變壓器的輸出電流和輸入電流之間的關(guān)系 1、從能量轉(zhuǎn)化和守恒的角度來分析變壓器里面的能量轉(zhuǎn)化情況。 變壓器輸入的是 ，經(jīng)過原線圈轉(zhuǎn)化為 ，通過鐵芯傳遞到副線圈，經(jīng)過副線圈轉(zhuǎn)化為 。 2、對于理想變壓器來說是沒有能量損失的，所以理想變壓器輸入的能量等于輸出的能量，也就是理想變壓器的輸出功率等于輸入功率。（輸出功率決定輸入功率） 3、理想變壓器原副線圈的電流關(guān)系是怎樣的？（提示：P=UI） 結(jié)論：理想變壓器的原副線圈的電流之比為 。 鞏固練習： 1、一個理想變壓器，正常工作時，在原、副線圈上，下列物理量中一定相等的是（ ） A、交流的頻率 B、電流的有效值 C、電功率 D、磁通量的變化率 2、理想變壓器在使用中，下列說法中正確的是（ ） A、原線圈中輸入的電流，隨著副線圈中的輸出電流的增大而增大 B、原線圈中輸入的電壓，隨著副線圈中的輸出電流的增大而增大 C、當副線圈空載（斷路）時，原線圈中無電流 D、當副線圈空載（斷路）時，原線圈上的電壓為零 變壓器的應用（互感器）： 應用：用于將高電壓變成低電壓，或?qū)⒋箅娏髯兂尚‰娏鞯淖儔浩?。這樣可以測量高電壓和大電流了。 ａ、電壓互感器 要求：原線圈并聯(lián)進電路，副線圈接交流電壓表，原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)。 ｂ、電流互感器 要求：原線圈串聯(lián)進電路，副線圈接交流電流表，原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)。 思考：下圖中哪個是電流互感器？哪個是電壓互感器？并說明理由。 鞏固練習：如圖所示為兩個互感器，在圖中圓圈內(nèi)a、b表示電表，已知電壓比為100，電流比為10，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為10A，則（ ） A、a為電流表，b為電壓表 B、a為電壓表，b為電流表 C、線路輸送電功率是2200W D、線路輸送電功率是2.2×106W 本節(jié)小結(jié)： 一、變壓器的工作原理： 1、工作基礎(chǔ)：互感現(xiàn)象 2、能量轉(zhuǎn)化：電能→磁場能→電能 3、理想變壓器 不計能量損失 P入＝P出 二、理想變壓器的變壓規(guī)律 U1/U2=n1/n2 輸入電壓決定輸出電壓 三、理想變壓器的功率關(guān)系： P入＝P出 輸出功率決定輸入功率 電流關(guān)系： I1/I2=n2/n1 I1n1=I2n2 展示不同電器，提出問題，讓學生思考（2分鐘） 討論使小燈泡對于左側(cè)的電源有什么要求？（3分鐘） 學生閱讀課本復述變壓器的構(gòu)造。（4分鐘） 小組之間討論下列兩個問題（6分鐘） 結(jié)合前面的電磁感應定律思考回答下列問題，（5分鐘） 完成左側(cè)的鞏固練習（4分鐘） 小組之間討論理想變壓器的能量轉(zhuǎn)化情況（5分鐘） 結(jié)合功率的基本知識完成電流的關(guān)系（3分鐘） 獨立完成左側(cè)的鞏固練習(4分鐘) 了解互感器的原理和應用（2分鐘） 并思考左側(cè)問題（3分鐘） 完成鞏固練習（2分鐘） 總結(jié)本節(jié)知識要點（2分鐘） 備注 課下練習 1、一個正常工作的理想變壓器的原副線圈中，下列的哪個物理量不一定相等 （ ） A．交流的頻率 B．電流的有效值 C．電功率 D．磁通量變化率 2、理想變壓器的原線圈的匝數(shù)為110匝，副線圈匝數(shù)為660匝，若原線圈接在6 V的電池上，則副線圈兩端電壓為（ ） A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V 3．理想變壓器原、副線圈的電流為I1、I2，電壓為U1、U2，功率為P1、P2，關(guān)于它們的關(guān)系，正確的是 （ ） A.I2由I1決定 B.U2與負載有關(guān) C.P1由P2決定 D.U1由U2決定 4．一臺理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為22∶1，當原線圈兩端輸入u1=220sin314t V的交變電壓時，下列說法正確的是 （ ） A.副線圈兩端電壓為12 V B.副線圈接一10 Ω電阻時，原線圈中的電流為1 A C.副線圈接一10 Ω電阻時，原線圈中輸入功率為10 W D.變壓器鐵芯中磁通量變化率的最大值是220 V 5、一臺理想變壓器原線圈為1320匝, 副線圈為60匝, 在副線圈上接上一個10Ω的電阻, 通過它的電流強度為1A, 則原線圈的電壓為________V, 輸入功率是________W, 在其他條件不變時, 若將副線圈匝數(shù)加倍, 則原線圈中電流將變?yōu)開________A. 6、理想變壓器有兩組副線圈，原線圈匝數(shù)n1=880匝，接到220V的交流電源上，現(xiàn)要使副線圈n2輸出電壓U2=5V，則n2= 匝，要使n3輸出電壓U3=250V，則應使n3= 匝，當副線圈n2、n3接上負載后的電流強度分別為I2=2A、I3=0.4A，則原線圈中的電流強度為I1= A. 7、如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為N1：N2=2：1，原線圈接220 V交流電源，副線圈接額定功率為 20 W的燈泡 L，燈泡正常發(fā)光．當電源電壓降為180 V時，求： （1）燈泡實際消耗的功率？ （2）此時燈泡中的電流是多少？