2019-2020学年度教师远程全员培训高中物理学科作业

2019-2020学年度教师远程全员培训高中物理学科作业

一、我所选择的物理观念是：变压器 二、教学目标： 1.物理观念

（1）变压器的原理

（2）变压器的变压、变流规律 2.科学思维

（1）培养学生的观察能力并建构模型 （2）培养学生基于模型的理论推理能力 3.科学探究

（1）改变变压器原副线圈的匝数探究电压、电流变化 （2）改变负载的阻值探究电压、电流变化 4.科学态度与责任

（1）有实物抽象为理想模型

（2）由理想模型得出普遍规律，进一步推广到实际应用 三、教学过程：

1．引入新课

从电厂里发出的电，电压可以达到几万伏，如何让它变成220V的家庭用电呢？这就靠我们这节将要学习的变压器来实现升压、降压，从而使我们各类用电器在供电电压220V以下都能正常工作。

出示可拆式变压器 2．讲授新课

我们先来了解变压器的构造，请同学观察实物并回答变压器由哪些部分组成。

变压器由一个闭合铁心和两个绕在铁心上的线圈组成。 闭合铁心是由极薄彼此绝缘的硅钢片叠压而成，(实物呈现，各组由前往后传)现在我们用符号来表示变压器。

强调线圈必须绕在铁心

其中与电源连接叫原线圈，也叫初级线圈。另一个与负载连接叫副线圈，也叫次级线圈。 接下来我们再来研究变压器的工作原理。

原副线圈都是用绝缘导线绕成，原副线圈彼此间没有直接关系。但闭合铁芯使原副线圈发生了联系。

原线圈输入交变电压，则原线圈中就有交变电流，请同学们思考铁芯闭合与没有闭合两种情况的磁感线分布图。当铁芯闭合，原线圈产生的磁感线几乎全部分布在铁芯内部。当铁芯不闭合副线圈通过的磁通量减少。

由于原线圈中通的是交变电流，因而铁芯中的磁通量是变化的，这样副线圈两端有电压吗？为什么

[演示]

因为通过副线圈的磁通量也发生变化 那副线圈两端电压U2变化吗？为什么？ 感应电动势大小与磁通量变化快慢有关，那副线圈的磁通量变化均匀吗？如果通过线圈的磁通量均匀变化时，线圈中产生的感应电动势大小不变。副线圈中的磁通量做周期性变化，所以U2为交变电压。

总结如下:～U1—～I1—～Φ—～U2

从能量角度看，显然变压器不能产生电能，它只是通过交变磁场传输电能。电能——磁场能——电能

变压器能改变直流电压吗？为什么？不能。 可能有部分学生难以理解，可分析若为直流情况，铁芯中有磁感线但铁芯中的磁通量不变。即通过副线圈的磁通量不变。∴U2＝0

我们接下来讨论副线圈两端电压U2与原线圈两端电压U1有什么关系？

(部分学生可能只认为与副线圈匝数n2有关)接下来，请大家来看演示实验。拿出仪器逐个向学生介绍，并连接好电路如下。 那如何来设计我们记录的数据表格呢？

在学生设计基础上在黑板上作出表格如下

学生分5组实验，把读数填入书中表格。在此过程注意学生读数是否准确(估读问题)，并及时加以纠正。学生完成后，请两位学生手摸铁芯。

如何处理数据？引导学生观察记录数据，体会可能存在电压与匝数成正比。

由计算结果能得出什么结论？

在实验误差范围内，原副线圈的电压与原副线圈的匝数成正比

磁感线分布原副线圈完全一致吗？

有一部分磁感线从闭合铁芯中漏失。使得副线圈磁感线分布疏于原线圈的磁感线分布。 [演示]按图4接好电路，请学生观察铁芯闭合时与铁芯断开时小电珠的亮度差别。 铁芯不闭合，灯明显变暗。 由上述可知，通过原线圈的电流不变，若副线圈通过的磁通量减少(漏磁)则副线圈两端的电压减少。

由于漏磁使得能量有损失。同时因为原副线圈的绕线有阻值，当电流流过时也有内能产生，使得电能损失。∴P入＞P输

同时由于通过铁芯的磁感线反复磁化时也产生焦耳热(请加以证明)，组成变压器铁芯的硅钢片不是一整块，而是极薄的一片一片叠压而成，就是为了减少这部分的内能损失。原副线圈有电阻通过电流时也会产生焦耳热。所以P入＞P输．

一只变压器如果磁感线没有漏失，线圈和铁芯都不发热，那么这只变压器便是无电能损耗的理想变压器。在这种情况下，变压器输出电功率必然等于输入电功率。

即P入=P出

理想化是科学研究中常用的重要方法，其要领是“分清主次，抓住主要矛盾”。建立理想变压器模型，不仅有理论上的意义，而且为提高实际变压器效率指出了方向。

上台板演，教师批改，注意规范问题。

解 设变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，端电压为U1、U2，通过的电流为I1、I2 则：P入＝U1I1 P出=U2I2

又∵理想变压器 ∴P入＝P出 ∴U1I1＝U2I2

变压器工作时，通过原线圈和副线圈中的电流跟它们的匝数成反比当原副线圈匝数一定，原线圈电流随副线圈电流增大怎么变化呢？

5．理想变压器的三个决定关系

（1）理想变压器输出功率决定输入功率．当副线圈空载时，变压器的输出功率为零，输入功率也为零，并且输入功率随着负载的变化而变化．若同时有多组副线圈工作，则U1I1＝U2I2＋U3I3＋…＋UnIn成立．

（2）理想变压器副线圈两端电压由原线圈两端电压和匝数比所决定． （3）理想变压器副线圈中的电流决定原线圈中的电流． 说明：（1）理想变压器工作时，若增加负载，相当于负载电阻减小，从而副线圈中的电流增大，此时原线圈中电流也增大；若减少负载，相当于负载电阻增大，从而副线圈中的电流减小，此时原线圈中的电流减小；若副线圈空载时，副线圈中的电流为零，那么原线圈中的电流也为零．

（2）接在原、副线圈回路中的电表均视为理想电表，其内阻的影响忽略不计．