人教版選修3-2第五章第4節(jié)變壓器

1、 教學反思教學反思 第六周的教學中，交變電流電流第六周的教學中，交變電流電流產(chǎn)生的條件需要加強理解，交流電產(chǎn)生的條件需要加強理解，交流電變的物理量要加強理解。變的物理量要加強理解。 第七周完第第七周完第4節(jié)的內(nèi)容，準備節(jié)的內(nèi)容，準備5課課時。時。教學目標：教學目標：1.知道變壓器的構(gòu)造知道變壓器的構(gòu)造2理解變壓器的工作原理理解變壓器的工作原理3理解變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)理解變壓器的原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，能用它的關(guān)系，能用它來分析解決基本問題來分析解決基本問題重點難點：重點難點：1.變壓器的工作原理變壓器的工作原理2推導(dǎo)變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)的關(guān)推導(dǎo)變壓器原、副線圈電流與匝數(shù)

2、的關(guān)系系 第1課時用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓用電器用電器額定工作電壓額定工作電壓隨身聽隨身聽3V機床上的照明燈機床上的照明燈36V掃描儀掃描儀12V防身器防身器3000V手機充電器手機充電器4.2V 4.4V 5.3V黑白電視機顯像管黑白電視機顯像管12萬伏萬伏錄音機錄音機6V 9V 12V彩色電視機顯像管彩色電視機顯像管34萬伏萬伏 在在需改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。需改變電壓，以適應(yīng)各種不同電壓的需要。變壓器變壓器變壓器變壓器就是就是改變改變交流交流電壓電壓的設(shè)備的設(shè)備在輸電過程中，電壓必須進行調(diào)整。在輸電過程中，電壓必須進行調(diào)整。城鄉(xiāng)變壓器城鄉(xiāng)變壓器各式變壓器各式變壓器

3、可拆式變壓器可拆式變壓器變電站的大型變壓器變電站的大型變壓器觀察變壓器結(jié)構(gòu)2.2.示意圖示意圖鐵芯鐵芯原線圈原線圈副線圈副線圈3.3.電路圖中符號電路圖中符號鐵芯與線圈互相絕緣鐵芯與線圈互相絕緣n1n21.1.構(gòu)造：構(gòu)造：（1 1）閉合鐵芯）閉合鐵芯 （2 2）原線圈）原線圈( (初級線圈初級線圈) )（3 3）副線圈）副線圈( (次級線圈次級線圈) ) 把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯把兩個沒有導(dǎo)線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈上，一個線圈連到交流電源連到交流電源的兩端，另一個線圈連到小的兩端，另一個線圈連到小燈泡上。小燈泡可能發(fā)光嗎？說出你的道理。燈泡上。小燈泡可能發(fā)光

4、嗎？說出你的道理。 變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了：變壓器通過閉合鐵芯，利用互感現(xiàn)象實現(xiàn)了： 電能電能 磁場能磁場能 電能電能轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化(U1、I1) (變化的磁場變化的磁場) ( U2、I2)思考思考: :若給原線圈接直流電壓若給原線圈接直流電壓U1,副線圈電壓副線圈電壓U2?=0 故變壓器只有工作在交流電路中。（原線圈接的故變壓器只有工作在交流電路中。（原線圈接的電流、電壓要變，才會有互感現(xiàn)象，變壓器才可電流、電壓要變，才會有互感現(xiàn)象，變壓器才可以起到變壓作用。）以起到變壓作用。） 因為原副線圈共用一個閉合鐵芯，所因為原副線圈共用一個閉合鐵芯，所 以原副線圈中的以原副線圈中的磁通量磁

5、通量，磁通量的變磁通量的變 化量化量 、磁通量的變化率磁通量的變化率都相同。都相同。無磁損無磁損無銅損無銅損無鐵損無鐵損理想變壓器的特點：沒有能量損失的變壓器沒有能量損失的變壓器 實際上變壓器的效率都是比較高的，特別是電力設(shè)實際上變壓器的效率都是比較高的，特別是電力設(shè)備中的巨大變壓器，在滿負荷工作時效率可以達到備中的巨大變壓器，在滿負荷工作時效率可以達到97%97%99%99%，所以理論研究時我們把它當成，所以理論研究時我們把它當成100%100%（理想（理想變壓器）是沒有問題的。變壓器）是沒有問題的。 理想變壓器也是一個理想化模型。 請根據(jù)互感原理推導(dǎo)變壓器原、副線請根據(jù)互感原理推導(dǎo)變壓器原

6、、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。理論推導(dǎo)I1I2n1n2U1U2根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得：原、副線圈中產(chǎn)生的得：原、副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別是：感應(yīng)電動勢分別是：E E1 1=n=n1 1/ / t tE E2 2=n=n2 2/ / t t若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有若不考慮原副線圈的內(nèi)阻有 U U1 1=E=E1 1 U U2 2=E=E2 2 2121nnUU2121nnEE1、n2 n1 U2U1升壓升壓變壓器變壓器2、n2 n1 U2 U1降壓降壓變壓器變壓器注：此公式無論副線圈一端是空載還注：此公式無論副線圈一端是空載還是有負載，都是適用的。

7、是有負載，都是適用的。2121nnUU 理想變壓器原副線圈的理想變壓器原副線圈的電壓電壓跟它們跟它們的的匝數(shù)匝數(shù)成成正比正比 第2課時理想變壓器輸入功率等于輸出功率理想變壓器輸入功率等于輸出功率即即: : 121221nnUUII理想變壓器原副線圈的理想變壓器原副線圈的電流電流跟它們跟它們的的匝數(shù)匝數(shù)成成反比反比功率關(guān)系功率關(guān)系理想變壓器不計銅損、鐵損及漏磁，所以輸理想變壓器不計銅損、鐵損及漏磁，所以輸入功率等于輸出功率當副線圈為斷路時，入功率等于輸出功率當副線圈為斷路時，原線圈輸入功率為零對有多個副線圈輸出原線圈輸入功率為零對有多個副線圈輸出時，輸入功率等于副線圈上輸出功率之和時，輸入功率等

8、于副線圈上輸出功率之和頻率關(guān)系頻率關(guān)系變壓器不能改變交變電流的頻率變壓器不能改變交變電流的頻率在原線圈中接上周期性變化的電流在副線圈在原線圈中接上周期性變化的電流在副線圈中激發(fā)出同頻率的交流電中激發(fā)出同頻率的交流電變壓器工作時的制約關(guān)系變壓器工作時的制約關(guān)系1電壓制約電壓制約當變壓器原、副線圈的當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比匝數(shù)比(n1/n2)一定時，一定時，輸出電壓輸出電壓U2由輸入電壓由輸入電壓U1決定，決定，即即U2n2U1/n1.2電流制約電流制約當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比當變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定，一定，且輸入電壓且輸入電壓U1確定時，確定時，原線圈中的電流原線圈中的電

9、流I1由由副線圈中的輸出電流副線圈中的輸出電流I2決定，即決定，即I1n2I2/n1.3負載制約負載制約(1)變壓器副線圈中的功率變壓器副線圈中的功率P2由用戶負載決定，由用戶負載決定，P2P負負1P負負2；(2)變壓器副線圈中的電流變壓器副線圈中的電流I2由用戶負載及電壓由用戶負載及電壓U2確定，確定，I2P2/U2；(3)理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時總是理想變壓器將電能由原線圈傳給副線圈時總是“量出為入量出為入”，即用戶消耗多少，原線圈就提供多，即用戶消耗多少，原線圈就提供多少，因而輸出功率決定輸入功率，少，因而輸出功率決定輸入功率，P1P2；即即變壓器的輸入功率是由輸出功率決定的

10、變壓器的輸入功率是由輸出功率決定的4對理想變壓器進行動態(tài)分析的兩種常見情況對理想變壓器進行動態(tài)分析的兩種常見情況(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負載原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負載電阻變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是電阻變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是RI2P2P1I1.(2)負載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化負載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是n1、n2U2I2P2P1I1.特別提醒：理想變壓器的副線圈可看做給用戶供特別提醒：理想變壓器的副線圈可看做給用戶供電的無阻電源，對負載電路進行

11、動態(tài)分析時，可電的無阻電源，對負載電路進行動態(tài)分析時，可以參照直流電路動態(tài)分析的方法以參照直流電路動態(tài)分析的方法 第3課時即時應(yīng)用即時應(yīng)用 (即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1對理想變壓器，下列說法中正確的是對理想變壓器，下列說法中正確的是()A原線圈的輸入功率，隨著副線圈的輸出功率增原線圈的輸入功率，隨著副線圈的輸出功率增大而增大大而增大B原線圈的輸入電流，隨副線圈的輸出電流增大原線圈的輸入電流，隨副線圈的輸出電流增大而增大而增大C原線圈的電流，不隨副線圈的輸出電流變化而原線圈的電流，不隨副線圈的輸出電流變化而變化變化D當副線圈的電流為零時，原線圈的電壓也為零當副線圈的電流為零時，原線

12、圈的電壓也為零AB對變壓器原理的理解對變壓器原理的理解圖圖543BC變式訓練變式訓練1(2011年高考浙江理綜卷年高考浙江理綜卷)如圖如圖544所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)所示，在鐵芯上、下分別繞有匝數(shù)n1800和和n2200的兩個線圈，上線圈兩端與的兩個線圈，上線圈兩端與u51sin 314t V的的交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電源相連，將下線圈兩端接交流電壓表，則交流電壓表的讀數(shù)可能是交流電壓表的讀數(shù)可能是()A2.0 VB9.0 VC12.7 V D144.0 V圖圖544A解析解析： 選選 A.由由U1n1U2n2得得 U2n2U1n1， 其中其中 U1512V，得

13、得 U2514 2V9.0 V， 因此題中兩線圈并非處于理因此題中兩線圈并非處于理想狀態(tài)想狀態(tài)，會出現(xiàn)漏磁會出現(xiàn)漏磁，所以交流電壓表的讀數(shù)小所以交流電壓表的讀數(shù)小于于9.0 V，故選項，故選項 A 正確正確 第4課時 如圖如圖545所示，一臺有兩個副線圈的變壓器，所示，一臺有兩個副線圈的變壓器，原線圈匝數(shù)原線圈匝數(shù)n11100 匝接入電壓匝接入電壓U1220 V的電路的電路中中(1)要求在兩個副線圈上分別得到電壓要求在兩個副線圈上分別得到電壓U26 V，U3110 V，它們的匝數(shù)，它們的匝數(shù)n2，n3分別為多少？分別為多少？(2)若在兩副線圈上分別接上若在兩副線圈上分別接上“6 V 20 W”

14、“110 V 60 W”的的兩個用電器，原線圈的輸入電流為多少？兩個用電器，原線圈的輸入電流為多少？變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用變壓器基本規(guī)律的應(yīng)用圖圖545【思路點撥】【思路點撥】解題時應(yīng)特別把握以下兩點：解題時應(yīng)特別把握以下兩點：(1)原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系(2)根據(jù)原、副線圈的功率關(guān)系確定電流關(guān)系根據(jù)原、副線圈的功率關(guān)系確定電流關(guān)系【答案】【答案】(1)30 匝匝550匝匝(2)0.36 A【規(guī)律總結(jié)】對于理想變壓器來說，【規(guī)律總結(jié)】對于理想變壓器來說，變壓公式和輸入功率等于輸出功率是變壓公式和輸入功率等于輸出功率是普通適用的規(guī)律，但對于有幾個副線普通適用的規(guī)律

15、，但對于有幾個副線圈的理想變壓器，電流公式就不能使圈的理想變壓器，電流公式就不能使用了用了圖圖546C變壓器的動態(tài)分析變壓器的動態(tài)分析 (2010年高考天津卷年高考天津卷)為探究理想變壓器原、副線為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡L1、L2，電路電路中分別接了理想交流電壓表中分別接了理想交流電壓表V1、V2和理想和理想交流電流表交流電流表A1、A2，導(dǎo)線電阻不計，如，導(dǎo)線電阻不計，如圖圖547所示當開關(guān)所示當開關(guān)S閉合后閉合后()圖圖54

16、7AA1示數(shù)變大，示數(shù)變大，A1與與A2示數(shù)的比值不變示數(shù)的比值不變BA1示數(shù)變大，示數(shù)變大，A1與與A2示數(shù)的比值變大示數(shù)的比值變大CV2示數(shù)變小，示數(shù)變小，V1與與V2示數(shù)的比值變大示數(shù)的比值變大DV2示數(shù)不變，示數(shù)不變，V1與與V2示數(shù)的比值不變示數(shù)的比值不變AD【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】處理這類問題的關(guān)鍵是要分清變處理這類問題的關(guān)鍵是要分清變量與不變量，弄清理想變壓器中各量間的聯(lián)系和量與不變量，弄清理想變壓器中各量間的聯(lián)系和制約關(guān)系，在理想變壓器中，制約關(guān)系，在理想變壓器中，U2由由U1和匝數(shù)比和匝數(shù)比決定；決定；I2由由U2和負載電阻決定和負載電阻決定I1由由I2和匝數(shù)比和匝數(shù)比決定決

17、定變式訓練變式訓練3(2011年嘉興高二檢測年嘉興高二檢測)如圖如圖548所所示有一理想變壓器，原線圈接在電壓一定的正弦交示有一理想變壓器，原線圈接在電壓一定的正弦交流電源上，副線圈電路中接入電阻流電源上，副線圈電路中接入電阻R1和光敏電阻和光敏電阻R2,各交流電表的內(nèi)阻對電路的影響不計，當有光照射各交流電表的內(nèi)阻對電路的影響不計，當有光照射電阻電阻R2時，各電表的示數(shù)變化情況是時，各電表的示數(shù)變化情況是()A電流表電流表A1示數(shù)變大示數(shù)變大 B電流表電流表A2示數(shù)變小示數(shù)變小C電壓表電壓表V1示數(shù)變小示數(shù)變小 D電壓表電壓表V1示數(shù)變大示數(shù)變大圖圖548A思考：交流電壓表有一定的量度范圍，它

18、思考：交流電壓表有一定的量度范圍，它的絕緣能力也有限，不能直接測量過高的的絕緣能力也有限，不能直接測量過高的電壓。如何測量高壓線上的交流電壓？電壓。如何測量高壓線上的交流電壓？2.2.互感器互感器 A電流互感器電流互感器電壓互感器電壓互感器V 使用時把原線圈與使用時把原線圈與電路并聯(lián)，原線圈匝電路并聯(lián)，原線圈匝數(shù)多于副線圈匝數(shù)數(shù)多于副線圈匝數(shù) 使用時把原線圈使用時把原線圈與電路串聯(lián)，原線圈與電路串聯(lián)，原線圈匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)匝數(shù)少于副線圈匝數(shù)鉗式電流儀鉗式電流儀 第5課時 練練1 1、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比、理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n n1 1:n:n2 24 4：1 1，當導(dǎo)體棒在

19、勻強磁場中向左做勻速直線，當導(dǎo)體棒在勻強磁場中向左做勻速直線運動切割磁感線時，圖中電流表運動切割磁感線時，圖中電流表A A1 1的示數(shù)的示數(shù)12mA12mA，則電流表則電流表A A2 2的示數(shù)為的示數(shù)為 （ ）A A3mA B3mA B0 0 C C48mA D48mA D與負載與負載R R的值有關(guān)的值有關(guān)B1803 A練習練習2 2、一理想變壓器，原線圈匝數(shù)、一理想變壓器，原線圈匝數(shù)n n1 1=1100=1100，接在電壓接在電壓220V220V的交流電源上，當它對的交流電源上，當它對11 11只并只并聯(lián)的聯(lián)的“36V36V，60w”60w”的燈泡供電時，燈泡正的燈泡供電時，燈泡正常發(fā)光。

20、由此可知副線圈的匝數(shù)常發(fā)光。由此可知副線圈的匝數(shù)n n2 2=_=_，通過原線圈的電流通過原線圈的電流 I I1 1 =_ =_。練練4 4、為了保證用電安全，家庭居室的室內(nèi)電路前端一、為了保證用電安全，家庭居室的室內(nèi)電路前端一般都安裝漏電保護開關(guān)，如圖所示是保護開關(guān)的電路原般都安裝漏電保護開關(guān)，如圖所示是保護開關(guān)的電路原理簡圖理簡圖 問：問：（1 1）電路正常工作時，）電路正常工作時，b b線圈是沒有電流的，原因是線圈是沒有電流的，原因是什么？什么？（2 2）如果站在地上的人不小心接觸火線時，）如果站在地上的人不小心接觸火線時，b b線圈為線圈為什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流？什么會產(chǎn)生感應(yīng)電流？圖（圖

21、（a）A鐵鐵芯芯圖（圖（b）C C練練3 3、鉗形電流表鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖（的外形和結(jié)構(gòu)如圖（a a）所示。圖（）所示。圖（a a）中電流表的讀數(shù)為中電流表的讀數(shù)為1.2A 1.2A 。圖（。圖（b b）中用同一電纜線繞了）中用同一電纜線繞了3 3匝，則匝，則A.A.這種電流表能測直流電流，圖（這種電流表能測直流電流，圖（b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為2.4A2.4AB.B.這種電流表能測交流電流，圖（這種電流表能測交流電流，圖（b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為0.4A0.4AC.C.這種電流表能測交流電流，圖（這種電流表能測交流電流，圖（b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為3.6A3.6AD.D.這種電

22、流表既能測直流電流，又能測交流電流，圖這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，圖 （b b）的讀數(shù)為）的讀數(shù)為3.6A3.6A答案答案 （1 1）電流互感器）電流互感器a a側(cè)兩線圈完全相同，側(cè)兩線圈完全相同，流過兩線圈的電流大小相等，方向相反，它們流過兩線圈的電流大小相等，方向相反，它們產(chǎn)生的磁場相互抵消，產(chǎn)生的磁場相互抵消，b b側(cè)線圈磁通量總為零側(cè)線圈磁通量總為零而不變，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流而不變，線圈中不產(chǎn)生感應(yīng)電流（2 2）火線的電流有一部分流經(jīng)人體，經(jīng)大地流）火線的電流有一部分流經(jīng)人體，經(jīng)大地流回發(fā)電廠，回發(fā)電廠，a a側(cè)兩線圈電流大小不等，產(chǎn)生側(cè)兩線圈電流大小不等，產(chǎn)生“剩剩余電流余電流”在鐵芯中產(chǎn)生變化的在鐵芯中產(chǎn)生變化的“剩余磁通剩余磁通”，b b側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電側(cè)線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流流AVR1R2SA A. U . U 增大、增大、I I 增大、增大、P P1 1 增大增大C C. U . U 減小、減小、I I 減小、減小、P P1 1 減小減小D D. U . U 不變、不變、I I 減小、減小、P P1 1 不變不變B B. U . U 不變、不變、I I 減小、減小、P P1 1 增大增大練練5 5、 如圖所示：理想變壓器的原線圈接高如圖所示：理想變壓器的原線圈接