變壓器一、教育目標
1．了解變壓器的構造及工作原理。
2． 掌握理想變壓器的電壓、電流與匝數間關係。
3．掌握理想變壓器工作規律並能運用解決實際問題。
二、重點、難點、疑點及解決辦法
1．重點
變壓器工作原理及工作規律。
2．難點
(1)理解副線圈兩端的電壓為交變電壓。
(2)推導變壓器原副線圈電流與匝數關係。
(3)掌握公式中各物理量所表示物件的含義。
3．疑點
變壓器鐵心是否帶電即如何將電能從原線圈傳輸出到副線圈。
4．解決辦法
(1)通過演示實驗來研究變壓器工作規律使學生能在實驗基礎上建立規律。
(2)通過理想化模型建立及理論推導得出通過原副線圈電流與匝數間的關係。
(3)通過運用變壓器工作規律的公式來解題使學生從實踐中理解公式各物理量的含義。
三、教具準備
可拆式變壓器、投影交流電流錶(2只)、投影交流電壓表(2只)、導線若干
學生電源、小電珠(5只、2.5v，0.3a)、電鍵(4只)
四、教學過程
1．引入新課
幻燈打出一組資料
從以上**可看到各類用電器額定工作電壓往往不同，可我們國家民用統一供電均為220v，那這些元件是如何正常工作的呢？
出示已拆錄音機，指出變壓器。
這就靠我們這節將要學習的變壓器來實現公升壓、降壓，從而使我們各類用電器在供電電壓220v以下都能正常工作。
出示可拆式變壓器
2．講授新課
我們先來了解變壓器的構造，請同學觀察實物並回答變壓器由哪些部分組成。
變壓器由乙個閉合鐵心和兩個繞在鐵心上的線圈組成。
閉合鐵心是由極薄彼此絕緣的矽鋼片疊壓而成，(實物呈現，各組由前往後傳)現在我們用符號來表示變壓器。
強調線圈必須繞在鐵心
其中與電源連線叫原線圈，也叫初級線圈。另乙個與負載連線叫副線圈，也叫次級線圈。
接下來我們再來研究變壓器的工作原理。
原副線圈都是用絕緣導線繞成，原副線圈彼此間沒有直接關係。但閉合鐵芯使原副線圈發生了聯絡。
原線圈輸入交變電壓，則原線圈中就有交變電流，請同學們思考鐵芯閉合與沒有閉合兩種情況的磁感線分布圖。
當鐵芯閉合，原線圈產生的磁感線幾乎全部分布在鐵芯內部。當鐵芯不閉合副線圈通過的磁通量減少。
由於原線圈中通的是交變電流，因而鐵芯中的磁通量是變化的，這樣副線圈兩端有電壓嗎？為什麼
[演示]
因為通過副線圈的磁通量也發生變化
那副線圈兩端電壓u2變化嗎？為什麼？
感應電動勢大小與磁通量變化快慢有關，那副線圈的磁通量變化均勻嗎？如果通過線圈的磁通量均勻變化時，線圈中產生的感應電動勢大小不變。副線圈中的磁通量做週期性變化，所以u2為交變電壓。
總結如下
～u1—～l1—～φ—～u2
從能量角度看，顯然變壓器不能產生電能，它只是通過交變磁場傳輸電能。電能——磁場能——電能
變壓器能改變直流電壓嗎？為什麼？
不能。可能有部分學生難以理解，可分析若為直流情況，鐵芯中有磁感線但鐵芯中的磁通量不變。即通過副線圈的磁通量不變。∴u2＝0
[演示]
按圖2原線圈接直流電壓10v，則請學生觀察伏特表的讀數。
我們接下來討論副線圈兩端電壓u2與原線圈兩端電壓u1有什麼關係？
(部分學生可能只認為與副線圈匝數n2有關)接下來，請大家來看演示實驗。拿出儀器逐個向學生介紹，並連線好電路如下。
那如何來設計我們記錄的資料**呢？
在學生設計基礎上在黑板上作出**如下
請兩位學生上台來操作，大家積極參與讀數，共同完成以上**。在此過程注意學生讀數是否準確(估讀問題)，並及時加以糾正。學生完成後，請兩位學生手摸鐵芯。
如何處理資料？引導學生觀察記錄資料，體會可能存在電壓與匝數成正比。
由計算結果能得出什麼結論？
在實驗誤差範圍內，原副線圈的電壓與原副線圈的匝數成正比
磁感線分布原副線圈完全一致嗎？
有一部分磁感線從閉合鐵芯中漏失。使得副線圈磁感線分布疏於原線圈的磁感線分布。
[演示]按圖4接好電路，請學生觀察鐵芯閉合時與鐵芯斷開時小電珠的亮度差別。
鐵芯不閉合，燈明顯變暗。
由上述可知，通過原線圈的電流不變，若副線圈通過的磁通量減少(漏磁)則副線圈兩端的電壓減少。
由於漏磁使得能量有損失。同時因為原副線圈的繞線有阻值，當電流流過時也有內能產生，使得電能損失。∴p入＞p輸
同時由於通過鐵芯的磁感線反覆磁化時也產生焦耳熱(**以證明)，組成變壓器鐵芯的矽鋼片不是一整塊，而是極薄的一片一片疊壓而成，就是為了減少這部分的內能損失。原副線圈有電阻通過電流時也會產生焦耳熱。所以p入＞p輸．
乙隻變壓器如果磁感線沒有漏失，線圈和鐵芯都不發熱，那麼這只變壓器便是無電能損耗的理想變壓器。在這種情況下，變壓器輸出電功率必然等於輸入電功率。
即p入=p出
理想化是科學研究中常用的重要方法，其要領是「分清主次，抓住主要矛盾」。建立理想變壓器模型，不僅有理論上的意義，而且為提高實際變壓器效率指出了方向。
上台板演，教師批改，注意規範問題。
解設變壓器原副線圈匝數分別為n1 n2，端電壓為u1 u2，通過的電流為i1、i2
則：p入＝u1i1 p出=u2i2
又∵理想變壓器 ∴p入＝p出
∴u1i1＝u2i2
變壓器工作時，通過原線圈和副線圈中的電流跟它們的匝數成反比當原副線圈匝數一定，原線圈電流隨副線圈電流增大怎麼變化呢？我們來看以下演示實驗
實驗電路出示幻燈其中n1＝1600匝，n2＝400匝
a．請學生觀察隨著k閉合的增加，觀察的變化情況，並思考為什麼？
幾乎不變。
隨著閉合的燈泡增多，副線圈所接的電阻變小，電壓不變，所以電流增大。
或者b．將副線圈的匝數改為200匝，請學生觀察燈的亮度，並說明為什麼？
c．將原線圈的匝數改為800匝，請學生觀察燈的亮度，並說明為什麼？
d．若a1允許通過電流為3安培，則副線圈至多可接幾盞小電珠？
e．若a1改為同規格的小電珠，則當s1、s2、s3、s4均閉合且4只小電珠正常發光，則由a1所改的小電珠會燒毀嗎？為什麼？
公式應用必須靈活，結合實際。一定要注意公式中各物理量的含義，不能張冠李戴。u1、u2指原副線圈兩端的電壓，i1、i2指通過原副線圈的電流強度。
斷開電源，將變壓器拆下，問剛才是哪個為原線圈，哪個作為副線圈。
降壓變壓器，所以：n2＜n1。
可如何去判別匝數的多少？出示原副線圈實物。
降壓變壓器由於原副線圈的電阻不為零，所以總有電能損耗p損=i2r，降壓變壓器哪個通過線圈電流大？為什麼？
p入=p出即 u1i1＝u2i2 ∵u1＞u1 ∴i1＜i2
副線圈的通過的電流大，則為了減少電能的損耗，所以必須減少線
徑相對小些(經濟，重量)。這樣高壓線圈匝數多，線徑小，低壓線圈電流大，匝數少，線徑大。將變壓器原副線圈非常和諧地繞在鐵芯上，非常美觀。反之則不符合物理規律，也不美觀。
五、總結、擴充套件
變壓器不是改變電功率大小的儀器。2．若副線圈為多個，上述的規律還成立嗎？
六、板書設計
變壓器1．變壓器構造
2．理想變壓器工作原理
～u1→～i1→～φ→～u2
電能→磁場能→電能
3．變壓器工作規律
p入=p出 u1i1＝u2i2
n2＜n1降壓變壓器
n1＝n2 隔離變壓器
低壓線圈n小i大線徑粗
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