變壓器教學(xué)設(shè)計(jì)

【教學(xué)目標(biāo)】

知識(shí)目標(biāo)

1、知道變壓器的構(gòu)造.理解變壓器的工作原理。

2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探窕理解理想變壓器原、副線圈中電壓與匝數(shù)的關(guān)系，電流與匝數(shù)的關(guān)系，

了解理想化模型在物理學(xué)研究中的重要性。

3、知道課本中介紹的幾種常見(jiàn)的變壓器，了解變壓器在生活中的應(yīng)用。

技能目標(biāo)

1、培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力、推導(dǎo)能力和做實(shí)驗(yàn)的能力。

2、講解理想變壓器使學(xué)生了解建立物理模型的意義。（抓主要因素，忽略次要因素，排

除無(wú)關(guān)因素）

3、培養(yǎng)學(xué)生的小組合作能力

情感態(tài)度目標(biāo)

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。

3、培養(yǎng)學(xué)生的安全用電意識(shí)

【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】

教學(xué)重點(diǎn)

變壓器工作原理.

教學(xué)難點(diǎn)

變壓器是如何將原線圈的電能傳輸給副線圈的.

【教學(xué)方法】

演示法、實(shí)驗(yàn)探究、演繹推理、演示法、分析法、歸納法

【教具】

可拆變壓器、交流電壓表、交流電流表、燈泡、導(dǎo)線等.

【教學(xué)過(guò)程】

一、引入新課

演示實(shí)驗(yàn)

「師1：同學(xué)們請(qǐng)看我手里拿著一個(gè)由線圈和小燈泡構(gòu)成的閉合回路，小燈泡發(fā)光了么？

為什么？

［生］:不亮，因?yàn)闆](méi)有電源

［師］:下面我借助于一個(gè)神秘的儀器不僅能讓小燈泡發(fā)光還能改變它的亮度，請(qǐng)同學(xué)

們仔細(xì)觀察，并思考原因是什么？

［生］:小燈泡發(fā)光是有了“電源”，而且還能改變流過(guò)小燈泡的電壓和電流

［師］:我們把這種能改變電壓的儀器叫做變壓器，今天我們就來(lái)探究學(xué)習(xí)變壓器是如

何變壓的？它的工作原理是什么？又具有哪些規(guī)律？

二、新課教學(xué)

1、變壓器構(gòu)造

［師］出示可拆變壓器，引導(dǎo)學(xué)生觀察，變壓器主要由哪幾部分構(gòu)成？

［生］變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成.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.

［師］畫(huà)出變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)，如下圖所示：

2、變壓器的工作原理

［師］變壓器原、副線圈的電路并不相通，副線圈兩端的交流電壓是如何產(chǎn)生的？請(qǐng)同

學(xué)們從電磁感應(yīng)的角度去思考.

［生］在原線圈上加交變電壓S，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(guò)原線圈，也穿過(guò)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.

［師］物理上把原副線圈中曰于有交變電流而發(fā)生的互相感應(yīng)現(xiàn)象，叫做互感現(xiàn)象.互

感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ).

3、實(shí)驗(yàn)探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系

［師］請(qǐng)同學(xué)們猜想：在輸入電壓U1一定的情況下，副線圈兩端的電壓U2與哪些因

素有關(guān)？

［生］與匝數(shù)有關(guān)系

［師］原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)有怎樣的關(guān)系呢？下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行探究。

請(qǐng)同學(xué)們思考這個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及哪些物理量？我們用什么實(shí)驗(yàn)方法？

［生］UiU2mn2,用控制變量法

師生共同活動(dòng)：

實(shí)驗(yàn)探究得出理想變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系

(1)、保持Ui和小不變，改變小，研究小對(duì)S的影響

U1=ni=

123

"2

U2

(2)、保持Ui和〃2不變，改變〃1，研究小對(duì)S的影響

Ui=Vn2=

123

Hl

u2

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

(1)、變壓器能夠改變副線圈兩端的電壓

(2)、副線圈兩端的電壓原副線圈的匝數(shù)是有關(guān)系的，大體滿足原副線圈兩端的電壓之

比等于這兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比

4、理論探究

［師］:變壓器的鐵芯起什么作用？

［生］:如果無(wú)鐵芯，并排放置的原副線圈也發(fā)生互感現(xiàn)象，但原副線圈所激發(fā)的交變

磁場(chǎng)的磁感線只有一小部分穿過(guò)對(duì)方，漏失的磁感線不會(huì)在原副線圈中傳送電能.如有鐵芯,

由于磁化，絕大部分磁感線集中在鐵芯內(nèi)部，大大提高了變壓器的效率.

［師］:如果在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中能量損失很小，能夠略去原、副線圈的電阻，以及各

種電磁能量損失，這樣的變壓器我們稱之為理想變壓器。這是物理學(xué)中又一種理想化模

型。

推導(dǎo)理想變壓器的變壓比公式.

設(shè)原線圈的匝數(shù)為Ni，副線圈的匝數(shù)為M，穿過(guò)鐵芯的磁通量為中，則原副線圈中產(chǎn)

生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為

ELN必ELN三

AtAt

在忽略漏磁的情況下，>①2,由此可得

色=M

E?N?

在忽略線圈電阻的情況下，原線圈兩端的電壓U與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)自相等，則有U產(chǎn)

副線圈兩端的電壓S與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)&相等，則有5=及.于是得到

5=從

力鵬

［師］請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材，回答下列問(wèn)題：

(1)什么叫升壓變壓器？

(2)什么叫降壓變壓器？

［生1］當(dāng)時(shí)，U2>Ulf這樣的變壓器叫升壓變壓器.

［生2］當(dāng)N2VM時(shí)，SVUi，這樣的變壓器叫降壓變壓器.

5、理想變壓器的電流規(guī)律

［師］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？

［生］PH尸P入

［師］若理想變壓器只有一個(gè)副線圈，則原副線圈中的電流A與12有什么關(guān)系？

［生］據(jù)P產(chǎn)5/2,「入二幼/|及P語(yǔ)P入得:

t/2/2=t/|/|

則:4_%M

結(jié)論：變壓器只改變交流電的電壓、電流，不改變交流電的能量、周期和頻率

6、幾種常見(jiàn)的變壓器

［師］變壓器的種類很多，誰(shuí)能舉一些變壓器應(yīng)用的例子

［生］手機(jī)充電器、電動(dòng)牙刷等

［師］請(qǐng)同學(xué)們有時(shí)間觀察自己小區(qū)的變壓器設(shè)備周圍都有下面的用電安全警示語(yǔ)，希

望同學(xué)們?cè)谄綍r(shí)一定要注意用電安全

7、課堂練習(xí)

如圖，一臺(tái)理想變壓器，原線圈2200匝，副線圈440匝，副線圈接一個(gè)100。的負(fù)載

電阻。若把原線圈接在220V交流電源上，則電壓表示數(shù)為_(kāi)__V,電流表示數(shù)為_(kāi)____Ao

8、小結(jié)

［師］請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)一下我們這節(jié)課學(xué)習(xí)了哪些主要的

知識(shí)？

［生］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：忽略一切電磁損耗，有

P給出二P偷入

4Mi2M

4.日常生活和生產(chǎn)中使用各種類型的變壓器，但它們遵循同樣的原理.

5.在日常生活中要注意用電安全

四、作業(yè)

學(xué)以致用

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(cè)量過(guò)高的電壓。

如何測(cè)量高壓線上的交流電壓？

五、板書(shū)設(shè)計(jì)

構(gòu)造：鐵芯，原、副線圈

原理：原、副線圈的電磁互感現(xiàn)象

Ui

變壓比Ni

理想變壓器:<Nz

變壓器V變流比瓦

L一

:

、功率比P輸出P輸入=1:1

自耦變壓器

常見(jiàn)變壓器電壓U感器

互感器，

i【電流互感器

學(xué)情分析

學(xué)生在學(xué)習(xí)了上一章電磁感應(yīng)的相應(yīng)知識(shí)之后學(xué)習(xí)本節(jié)課的知識(shí)還是有一定的基礎(chǔ)的,

尤其是互感的知識(shí)是這節(jié)課的基礎(chǔ)。但是學(xué)生對(duì)有的知識(shí)也是有些遺忘的，所以我在上課前

的預(yù)習(xí)學(xué)案里做了相應(yīng)的準(zhǔn)備，讓學(xué)生復(fù)習(xí)法拉第電磁感應(yīng)定律和互感的知識(shí)。

在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生配合的非常的積極，整體的教學(xué)效果比較好。在探究原、副線圈兩

端的電壓與哪些因素有關(guān)的這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力略顯不足，導(dǎo)致這個(gè)實(shí)驗(yàn)做的

時(shí)間比較長(zhǎng)，在以后的學(xué)習(xí)中一定讓學(xué)生多做實(shí)驗(yàn)。不過(guò)學(xué)生的團(tuán)結(jié)怖作能力比較強(qiáng)，這是

值得表?yè)P(yáng)的。學(xué)生的推理能力也匕較強(qiáng)，在后面的練習(xí)中學(xué)生練習(xí)的效果也比較好。

評(píng)測(cè)練習(xí)的結(jié)果及分析

1、正答率0.91這個(gè)題是直接考察電壓、電流、功率等基本知識(shí)掌握的還是不錯(cuò)的

2、正答率0.89這個(gè)題是考察變壓器的能量相關(guān)的知識(shí)，學(xué)生要掌握所有電表的示數(shù)

是有效值

3、正答率0.81這個(gè)題是考察變壓器的功率知識(shí)，特別是損失功率是學(xué)生的難點(diǎn)，

學(xué)生需要掌握損失功率對(duì)應(yīng)的電壓并不是副線圈兩端的電壓

4、正答率0.85這個(gè)題是考察正弦式交流電的有效值的公式，學(xué)生掌握的比較好

5、正答率0.69這個(gè)題是涉及變壓器的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題，學(xué)生普遍感覺(jué)比較難，尤其

是對(duì)電壓、電流、功率等的制約關(guān)系掌握的不是很好

6、正答率0.58這個(gè)題主要是涉及到原線圈的電路中有用電器，學(xué)生對(duì)電壓、電流的

制約關(guān)系就更難理解了。

7、正答率0.83這個(gè)題主要是考察電壓式互感器和電流式互感器的工作原理，學(xué)生只

要抓住了這兩種互感器的特點(diǎn)，還是比較容易區(qū)別的

8、正答率0.76對(duì)于這個(gè)題學(xué)生主要是掌握保險(xiǎn)絲的熔斷值是有效值

我認(rèn)為這份評(píng)測(cè)練習(xí)達(dá)到的效果還是很好的。1、知識(shí)涵蓋面比較全，基本上把這節(jié)課

的知識(shí)點(diǎn)、重難點(diǎn)能加以訓(xùn)練。如對(duì)變壓器基本原理的知識(shí)訓(xùn)練的還是比較充分，2、難易

適中能充分體現(xiàn)出學(xué)生的掌握程度。對(duì)基礎(chǔ)的知識(shí)掌握的還可以，對(duì)目標(biāo)達(dá)成度低的知

識(shí)在后面的練習(xí)中要進(jìn)行強(qiáng)化理解和訓(xùn)練。

總的來(lái)說(shuō)，這份訓(xùn)練還是比較成功的。I-------^11-----1

《變壓器》是高中新遽程實(shí)驗(yàn)教材教人教材版分（選析修3-2）第五LYJ）上ILJ

章第四節(jié)的內(nèi)容，具有承前啟后的作用一一既是對(duì)電磁感應(yīng)的深入研究和具體應(yīng)用，也是后

面第五節(jié)遠(yuǎn)距離輸電的基礎(chǔ)。

變壓器是交變電路中常見(jiàn)的一種電器設(shè)備，也是遠(yuǎn)距離輸送交流電不可缺少的裝置.對(duì)

于變壓器的工作原理，要讓學(xué)生在電磁感應(yīng)理論的基礎(chǔ)上理解什么是互感現(xiàn)象？為什么原、

副線圈之間沒(méi)有載流導(dǎo)線的連接,副線圈中還可以輸出電流？因此，在講解變壓器的原理時(shí),

要積極引導(dǎo)學(xué)生從電磁感應(yīng)的角度說(shuō)明：原線圈上加交流電壓產(chǎn)生交流電流，鐵芯中產(chǎn)生變

化的磁通量，副線圈中產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)。要讓學(xué)生明白，互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ).要

讓學(xué)生在學(xué)習(xí)電磁感應(yīng)的基礎(chǔ).上理解互感現(xiàn)象.這里的關(guān)鍵是明白原線圈和副線圈有共同的

鐵芯，穿過(guò)它們的磁通景和磁通量變化時(shí)刻都是相同的.因而，其中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比只與

匝數(shù)有關(guān).這樣，原副線圈的匝數(shù)不同，就可以改變電壓了.副線圈相當(dāng)于交流電源對(duì)外界負(fù)

載供電。

要使學(xué)生明白，理想變壓器是忽略了變壓器中的能量損耗，它的輸出功率與輸入功率相

等，這樣才得出原、副線圈的電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系.在解決有兩人副線圈的變壓器的問(wèn)

題時(shí)，不做統(tǒng)一的要求，不必急于去分析這類問(wèn)題，對(duì)學(xué)有余力的學(xué)生，可引導(dǎo)他們進(jìn)行分

析討論.

變壓器在生產(chǎn)和生活中有十分廣泛的應(yīng)用.課本中介紹了一些，教學(xué)中可根據(jù)實(shí)際情況

向?qū)W生進(jìn)行介紹，或看掛圖、照片、實(shí)物或參觀，以開(kāi)闊學(xué)生眼界，增加實(shí)際知識(shí).

學(xué)生評(píng)測(cè)練習(xí)

1.理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比m：n2=10：1,原線圈兩端接通交流電源，則（）

A.原、副線圈中電流頻率之比f(wàn)】：f2=10：1

B.原、副線圈兩端電壓之比為5：U2=10：1

C.原、副線圈內(nèi)交變電流之比h:12=1：10

D.變壓器輸入和輸出功率之比B：P2=10：1

2.如圖1所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20：1,原線圈接正弦交流電源，副

線圈接入“220V,60W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光，則（）

A.電流表的示數(shù)為嬴AB.電源輸出功率為1200W

C.電流表的示數(shù)為氤AD.原線圈端電壓為11V

3.某發(fā)電站采用高壓輸電向外輸送電能.若輸送的總功率為P。，輸電電壓為U,輸電導(dǎo)

線的總電阻為R.則下列說(shuō)法正確的是()

A.輸電線上的電流I=：B.輸電線上的電流1=導(dǎo)

C.輸電線上損失的功率P=€)2RD.輸電線上損失的功率P=[

4、(2011?廣東?19)圖3(a)左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器，負(fù)載電路中R=55Q,

區(qū)、為理想電流表和理想電壓表，若原線圈接入如圖3(b)所示的正弦交變電壓，電壓表的

示數(shù)為110V,下列表述正確的是()

A.電流表的示數(shù)為2AB.原、副線圈匝數(shù)比為1：2

C.電壓表的示數(shù)為電壓的有效值D.原線圈中交變電壓的頻率為100Hz

5.如圖2所示，理想變壓器為副線圈上通過(guò)輸電線接有兩個(gè)相同的燈泡3和L,輸電

線等效電阻為R.開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)

S斷開(kāi).當(dāng)S接通以下說(shuō)

法中正確的是()

A.副線圈兩N的輸出

電壓減小

B.副線圈輸電線等效電阻R上的電壓增大

C.通過(guò)燈泡L的電流減小

D.原線圈中的電流增大

6.如下圖，電路中有四個(gè)完全相同的燈泡，額定電壓均為〃，變壓器為理想變壓器，現(xiàn)

A.1:22〃B.1:24〃

C.2:14〃D.2:12〃

7.如下圖所示為兩個(gè)互感器，在圖中圓圈內(nèi)a,b表示電表，已知電壓比為100,電流

比為10,電壓表的示數(shù)為220V,電流表的示數(shù)為10A,貝k)

A.a為電流表，。為電壓表

B.a為電壓表，b為電流表

C.線路輸送電功率是2200W

D.線路輸送電功率是2.2X10%

8.如圖所示，理想變壓器B的原線圈跟副線圈的匝數(shù)比nl：n2=2：1,交流電源電壓

U=311sinl00ntV,F為熔斷電流為10=1.0A的保險(xiǎn)絲，負(fù)載為一可變電阻.

(1)當(dāng)電阻R=100。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?變壓器輸巴的電功率不能超過(guò)多

少？

教學(xué)反思

我在設(shè)計(jì)這節(jié)課之前，已經(jīng)充分了解了新課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)大綱對(duì)這節(jié)課的要求，這節(jié)課

的教材地位，及對(duì)學(xué)生所掌握知識(shí)的了解。本著“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)