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高中物理 《變壓器》教案1 魯科版選修3-2(通用)

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高中物理 《變壓器》教案1 魯科版選修3-2(通用)

第二節(jié) 變壓器 三維教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)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(yīng)用它分析解決有關(guān)問題。 2、過程與方法:在探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系中培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理理想化模型分析問題、解決問題的能力。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀 (1)使學(xué)生體會(huì)到能量守恒定律是普遍適用的; (2)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。 教學(xué)重點(diǎn):探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。 教學(xué)難點(diǎn):探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。 教學(xué)方法:實(shí)驗(yàn)探究法、閱讀法、講解法。 教學(xué)手段:學(xué)生電源、可拆變壓器、交流電壓表、交流電流表、燈泡。 教學(xué)過程: (一)引入新課 在實(shí)際應(yīng)用中,常常需要改變交流的電壓。大型發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流,電壓有幾萬伏,而遠(yuǎn)距離輸電卻需要高達(dá)幾十萬伏的電壓。各種用電設(shè)備所需的電壓也各不相同。 電燈、電飯煲、洗衣機(jī)等家用電器需要220 V的電壓,機(jī)床上的照明燈需要36 V的安全電壓。一般半導(dǎo)體收音機(jī)的電源電壓不超過10 V,而電視機(jī)顯像管卻需要10000 V以上的高電壓。交流便于改變電壓,以適應(yīng)各種不同需要。變壓器就是改變交流電壓的設(shè)備。 這節(jié)課我們學(xué)習(xí)變壓器的有關(guān)知識(shí)。 (二)進(jìn)行新課 1、變壓器的原理 思考與討論: 按上圖所示連接好電路,接通電源,觀察燈泡是否發(fā)光。 問題1:兩個(gè)線圈并沒有直接接觸,燈泡為什么亮了呢?這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么? 答:當(dāng)一個(gè)線圈中同交變電流時(shí),變化的電流產(chǎn)生變化的磁場(chǎng),變化的磁場(chǎng)在另一個(gè)線圈中激起感生電場(chǎng),從而產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì),燈泡中有了感應(yīng)電流,故燈泡發(fā)光。實(shí)驗(yàn)說明,通過互感現(xiàn)象,電源的能量可以從一個(gè)線圈傳輸給另一個(gè)線圈。 變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈構(gòu)成的。 一個(gè)線圈跟電源連接,叫原線圈(初級(jí)線圈),另一個(gè)線圈跟負(fù)載連接,叫副線圈(次級(jí)線圈)。兩個(gè)線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。 變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào),如下圖所示: 互感現(xiàn)象時(shí)變壓器工作的基礎(chǔ)。在原線圈上加交變電壓U1,原線圈中就有交變電流,它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量。這個(gè)交變磁通量既穿過原線圈,也穿過副線圈,在原、副線圈中都要引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如副線圈是閉合的,在副線圈中就產(chǎn)生交變電流,它也在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量,在原、副線圈中同樣引起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。副線圈兩端的電壓就是這樣產(chǎn)生的。所以,兩個(gè)線圈并沒有直接接觸,通過互感現(xiàn)象,副線圈也能夠輸出電流。 問題2:變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)有何關(guān)系呢?下面我們通過實(shí)驗(yàn)來探究。 目的:探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系 器材:可拆變壓器,學(xué)生電源,多用電表,導(dǎo)線若干 實(shí)驗(yàn)步驟: (1)按圖示電路連接電路 (2)原線圈接低壓交流電源6V,保持原線圈匝數(shù)n1不變,分別取副線圈匝數(shù)n2=n1,n1,2 n1,用多用電表交流電壓檔分別測(cè)出副線圈兩端的電壓,記入表格。 (3)原線圈接低壓交流電源6V,保持副線圈匝數(shù)n2不變,分別取原線圈匝數(shù)n1=n2,n2,2 n2,用多用電表交流電壓檔分別測(cè)出副線圈兩端的電壓,記入表格。 U1=6V 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 6 原線圈匝數(shù)n1 n1 n1 n1 n2 n2 n2 副線圈匝數(shù)n2 n1 n1 2 n1 n2 n2 2 n2 副線圈輸出電壓U2 結(jié)論 (4)總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出結(jié)論。 注意事項(xiàng): (1)連接好電路后,同組同學(xué)分別獨(dú)立檢查,然后由老師確認(rèn),電路連接無誤才能接通電源。 (2)注意人身安全。只能用低壓交流電源,電源電壓不能超過12V (3)使用多用電表交流電壓檔測(cè)電壓時(shí),先用最大量程測(cè)試,然后再用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。 答:電壓與匝數(shù)的關(guān)系 電流通過變壓器線圈是會(huì)發(fā)熱,鐵芯在交變磁場(chǎng)的作用下也會(huì)發(fā)熱。所以,變壓器工作時(shí)存在能量損失。沒有能量損失的變壓器叫做理想變壓器。,只適用于理想變壓器。實(shí)際上變壓器的工作效率都很高,在一般的計(jì)算中,可以把實(shí)際變壓器視為理想變壓器。 問題3:理想變壓器原線圈的輸入功率與副線圈的輸出功率有什么關(guān)系? 答:因?yàn)槔硐胱儔浩鳑]有能量損失,所以P出=P入 問題4:若理想變壓器只有一個(gè)副線圈,則原副線圈中的電流I1與I2有什么關(guān)系? 據(jù)P出=U2I2,P入=U1I1及P出=P入得:U2I2=U1I1 則: 上式是理想變壓器只有一個(gè)副線圈時(shí),原副線圈中的電流比公式。 如果副線圈的電壓高于原線圈的電壓,這樣的變壓器叫升壓變壓器;如果副線圈的電壓低于原線圈的電壓,這樣的變壓器叫降壓變壓器。升壓變壓器 n2>n1,降壓變壓器 n2<n1。升壓變壓器,I2<I1,降壓變壓器,I2>I1。 問題5:在繞制升壓變壓器原副線圈時(shí),副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些好,還是細(xì)一些好?降壓變壓器呢? 答:因?yàn)樯龎鹤儔浩?,I2<I1,所以副線圈導(dǎo)線可以比原線圈導(dǎo)線細(xì)一些。降壓變壓器,I2>I1,所以副線圈導(dǎo)線要比原線圈導(dǎo)線粗一些。 2、實(shí)例探究 理想變壓器基本規(guī)律 例1、一個(gè)正常工作的理想變壓器的原副線圈中,下列的哪個(gè)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 理想變壓器的綜合應(yīng)用 例2、如圖所示為一理想變壓器,K為單刀雙擲開關(guān),P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,U1為加在原線圈兩端的電壓,I1為原線圈中的電流,則 ( ) A.保持U1及P的位置不變,K由a合到b時(shí),I1將增大 B.保持U1及P的位置不變,K由b合到a時(shí),R消耗功率減小 C.保持U1不變,K合在a處,使P上滑,I1將增大 D.保持P的位置不變,K合在a處,若U1增大,I1將增大 例3、如圖所示,接于理想變壓器的四個(gè)燈泡規(guī)格相同,且全部正常發(fā)光,求三個(gè)線圈的匝數(shù)比n1∶n2∶n3。 5、鞏固練習(xí) 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 ( ) A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V 2、當(dāng)理想變壓器副線圈空載時(shí),副線圈的( ) A.負(fù)載電阻為0 B.輸出電流為0 C.兩端電壓為0 D.輸出功率為0 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(fù)載有關(guān) C.P1由P2決定 D.U1由U2決定 4、一理想變壓器原線圈接交流、副線圈接電阻,下列哪些方法可使輸入功率增加為原來的2倍( ) A.次級(jí)線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍 B.初級(jí)線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍 C.負(fù)載電阻變?yōu)樵瓉淼?倍 D.副線圈匝數(shù)和負(fù)載電阻均變?yōu)樵瓉淼?倍 5、用理想變壓器給負(fù)載R供電,下列哪些辦法可以減小變壓器原線圈中的電流( ) A.增加原線圈的匝數(shù) B.增加副線圈的匝數(shù) C.減小負(fù)載電阻R的數(shù)值 D.增加負(fù)載電阻R的數(shù)值 6、在圖所示的電路中,理想變壓器的變壓比為2∶1,四個(gè)燈泡完全相同,若已知燈泡L3和L4恰能正常工作,那么 ( ) A.L1和L2都能正常工作 B.L1和L2都不能正常工作 C.L1和L2中只有一個(gè)能正常工作 D.條件不足,無法判斷 7、如圖所示,理想變壓器的原、副線圈分別接有相同的白熾燈,原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=2∶1,電源電壓為U,求B燈兩端的電壓UB為多少? 8、如圖中所示,理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比 n1∶n2=2∶1,交流電源電壓U1=220 V,F(xiàn)為熔斷電流為I0=1。0 A的保險(xiǎn)絲,負(fù)載為一可變電阻。 (1)當(dāng)電阻R=100 Ω時(shí),保險(xiǎn)絲能否被熔斷? (2)要使保險(xiǎn)絲不被熔斷,電阻R的阻值應(yīng)不小于多少?變壓器輸出的電功率不能超過多少?

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