高二物理5.4《變壓器》學(xué)案(人教版選修3-2)
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11154 變壓器教學(xué)目標(biāo)(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(yīng)用它分析解決有關(guān)問題。(二)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。(三)情感、態(tài)度與價值觀1使學(xué)生體會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)、難點(diǎn)重點(diǎn)探究變壓比和匝數(shù)比的關(guān)系。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。(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。兩個線圈并沒有直接接觸,燈泡為什么亮了呢?這個實(shí)驗說明了什么?當(dāng)一個線圈中同交變電流時,變化的電流產(chǎn)生變化的磁場,變化的磁場在另一個線圈中激起感生電場,從而產(chǎn)生感生電動勢,燈泡中有了感應(yīng)電流,故燈泡發(fā)光。實(shí)驗說明,通過互感現(xiàn)象,電源的能量可以從一個線圈傳輸給另一個線圈。變壓器就是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈構(gòu)成的。一個線圈跟電源連接,叫原線圈(初級線圈),另一個線圈跟負(fù)載連接,叫副線圈(次級線圈)。兩個線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的。鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成。畫出變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號,如下圖所示:互感現(xiàn)象時變壓器工作的基礎(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)電動勢。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)電動勢。副線圈兩端的電壓就是這樣產(chǎn)生的。所以,兩個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。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出副線圈兩端的電壓,記入表格。U16V實(shí)驗次數(shù)123456原線圈匝數(shù)n1n1n1n1n2n2n2副線圈匝數(shù)n2n1n12 n1n2n22 n2副線圈輸出電壓U2結(jié)論(4)總結(jié)實(shí)驗現(xiàn)象,得出結(jié)論。注意事項:(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電壓時,先用最大量程測試,然后再用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量。2電壓與匝數(shù)的關(guān)系 電流通過變壓器線圈是會發(fā)熱,鐵芯在交變磁場的作用下也會發(fā)熱。所以,變壓器工作時存在能量損失。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,在一般的計算中,可以把實(shí)際變壓器視為理想變壓器。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?因為理想變壓器沒有能量損失,所以P出=P入若理想變壓器只有一個副線圈,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副線圈時,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,n2n1,降壓變壓器,n2n1。升壓變壓器,I2I1。在繞制升壓變壓器原副線圈時,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?因為升壓變壓器,I2I1,所以副線圈導(dǎo)線要比原線圈導(dǎo)線粗一些。課后請大家閱讀教材47頁“科學(xué)漫步”,了解互感器的工作原理和應(yīng)用。(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容:1變壓器主要由鐵芯和線圈組成。2變壓器可改變交變電的電壓和電流,利用了原副線圈的互感現(xiàn)象。3理想變壓器:沒有能量損失的變壓器,是理想化模型。有P輸出=P輸入 (四)實(shí)例探究理想變壓器基本規(guī)律【例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為滑動變阻器的滑動觸頭,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,I1將增大B保持U1及P的位置不變,K由b合到a時,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燈泡規(guī)格相同,且全部正常發(fā)光,求三個線圈的匝數(shù)比n1n2n3. (五)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,則副線圈兩端電壓為 ( )A.36 VB.6 V C.1 VD.0 V2當(dāng)理想變壓器副線圈空載時,副線圈的 ( )A.負(fù)載電阻為0 B.輸出電流為0C.兩端電壓為0 D.輸出功率為03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.次級線圈的匝數(shù)增加為原來的2倍B.初級線圈的匝數(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21,四個燈泡完全相同,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n1n2=21,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 n1n2=21,交流電源電壓U1=220 V,F(xiàn)為熔斷電流為I0=1.0 A的保險絲,負(fù)載為一可變電阻.(1)當(dāng)電阻R=100 時,保險絲能否被熔斷?(2)要使保險絲不被熔斷,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? 111- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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