《变压器》教案1
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| 作者: 上传：zzmmjj 加入日期：13-02-14 |
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教学目标
1．知道变压器的构造,理解变压器的工作原理。
2．理解理想变压器的原、副线圈中电压与匝数关系，电流与匝数关系。
3．知道几种常见的变压器。
4．激发学生对科学的兴趣和热情，了解变压器在生活中的应用。在自主实验和逐步探究的学习过程中，培养细心观察、深入思考和相互交流的学习习惯与合作精神
5．进行科学态度、科学方法的教育，了解理想化模型在物理学研究中的重要性。
重点难点
1．重点：通过实验探究得到变压器原副线圈电压和匝数的关系；
2．难点：理想变压器电压与匝数关系的分析推导。
教学器材
学生电源、可拆变压器、交流电压表、小灯泡、多用电表（交流电压档）。
【教学过程】
一、创设情境，激趣导入
1．在实际使用中，我们常常需要不同电压的交流电。如表所示：
用电器
额定工作电压
用电器
额定工作电压
随身听
3V
机床上的照明灯
36V
扫描仪
12V
防身器
3000V
手机充电器
4.2V 4.4V 5.3V
黑白电视机显像管
几万伏
录音机
6V 9V 12V
彩色电视机显像管
十几万伏
平常生活用电的电压是220伏，那该怎么办呢？——我们需要变压器。（让学生体会到变压器作用的实际意义）
2．多媒体展示变压器的种类和式样（让学生对实际变压器有感性认识）；
3．引导学生观察可拆变压器的构造，并通过示意图明确下列概念：
原线圈——与电源相连，输入电压U1，线圈匝数为n1
副线圈——与用电器相连，输出电压U2，线圈匝数为n2
铁芯——有何特点？
变压器是如何变压的呢？有什么规律？这就是我们今天要探究的课题。
二、实验探究变压器的变压规律
1．引导学生讨论探究的方案
猜测原副线圈的电压与什么因素有关，由法拉第电磁感应定律公式可能想到与线圈匝数有关。
实验仪器为学生电源(低压交流12V)、可拆变压器、多用电表(交流电压档)；设计并画出实验电路图；设计实验操作步骤；记录实验数据，可以设计一个表格。
2．学生分组实验----控制变量法
保持原线圈电压和匝数不变，改变副线圈匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响；
保持原线圈电压和副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，研究原线圈匝数对副线圈电压的影响。
3．引导学生分析数据，并归纳出：原线圈电压和匝数不变时，副线圈匝数越多，U2 越大。原线圈电压和副线圈匝数不变时，原线圈匝数越少，副线圈电压越高。在实验误差范围内，原副线圈电压比跟原副线圈的匝数比成正比。
三、师生理论推导
1．师生共同分析互感原理
变压器为什么能改变交流电的电压？（提供时间让学生讨论，猜测，提出假设，理论论证，再共同分析）
2．铁芯的作用分析
在互感过程中，铁芯起到了一个什么样的作用呢？（学生猜测）
发现现象：演示实验，使可拆变压器的铁芯由不闭合到闭合，如图所示，接在副线圈两端的小灯泡亮度从较小到正常发光。
提出问题：小灯泡的亮度为什么会变亮？
讨论猜想：若无铁芯或铁芯不闭合时，原线圈中的磁感线只有一小部分贯穿副线圈，大部分漏失在外，有了闭合铁芯，由于铁芯被磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，贯穿副线圈，大大增强了变压器传输电能的作用．可见，漏失的磁感线不能起到传输电能的作用。有了闭合铁芯后，漏失的磁感线大大减少。
总结提高：变压器——电能→磁能→电能。铁芯起到了能量转换的作用。
3．能量损耗分析
从原线圈输入100J的能量，副线圈上一定可以输出100J能量吗？
引导学生讨论：实际的变压器在运行时，那些地方有能量损耗呢？
（磁感线漏失磁，线圈电阻发热，铁芯涡流）
4．理论探求变压器原副线圈的电压和匝数的关系。
在忽略以上能量损失的条件下，引导学生进行如下推导：
①因无漏磁，通过原、副线圈的磁通量及其变化率都相等，即
Φ1＝Φ2，ΔΦ1＝ΔΦ2．
②原、副线圈产生的感应电动势分别为
1＝ｎ1（ΔΦ1／Δｔ）， 2＝ｎ2（ΔΦ2／Δｔ）．
③因原、副线圈没有电阻，原副线圈两端电压与电动势的关系分别为
Ｕ1＝ 1，Ｕ2＝ 2．
④由此可得出原副线圈的电压与匝数的关系为
Ｕ1／Ｕ2＝ｎ1／ｎ2．
5．理想变压器模型的 | |
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