变压器教学教案.doc

第2节 变压器 教学目标： 1．了解变压器的构造及工作原理。 2．　 掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。 3．掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。二、技能目标 教学重点 变压器工作原理. 教学难点 变压器是如何将原线圈的电能传输给副线圈的. 课时安排 2课时 教学过程 一、引入新课 ［师］在实际应用中，各种用电设备所需的电压也各不相同.电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压.一般半导体收音机的电源电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压.如何使各种额定电压不同的电器设备正常工作呢？这就需要一种能改变交变电流电压的电气设备--变压器.这节课我们学习变压器的有关知识. 二、新课教学 （一）.变压器的 构造 出示可拆变压器，引导学生观察，变压器主要由哪几部分构成？ 1、组成：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）.两个线圈都是绝缘导线绕制成的.铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成. 2、结构示意图和符号，如下图所示： ［演示］将原线圈接照明电源，交流电压表接到不同的副线圈上，观察交流电压表是否有示数？ 现象：电压表有示数且示数不同. 思考：变压器原、副线圈的电路并不相同，副线圈两端的交流电压是如何产生的？请同学们从电磁感应的角度去思考. 二、工作原理 分析：在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量.这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势.如副线圈是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样引起感应电动势.副线圈两端的电压就是这样产生的. 变压器工作原理： 1互感现象：在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象，互感现象是变压器工作的基础。 2能量的转化 利用变化的磁场来传递电能 分析如下:～U1—～l1—～Φ—～U2 能量的转化:电能——磁场能——电能 思考：变压器的铁芯起什么作用？ 如果无铁芯，并排放置的原副线圈也发生互感现象，但原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能.如有铁芯，由于磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率. 三、变压器的工作规律 1、理想变压器 根据上面的分析变压器在工作时会损耗一部分电能： (1) 虽然原、副线圈辊电流所产生的磁场绝大部分通过铁芯，但也有一些“漏”到铁芯外。 (2)、铁芯在变化的磁场中会产生涡流而损耗电能。 （3）、原、副线圈都存在电阻也会消耗能量。 思考：如果这些损失都可以忽略，（建立理想模型---理想变压器:1、通过原、副线圈的变化磁通量相同；2、在原、副线圈中每匝线圈产生的感应电动势相等. ) 在理想变压器中，原副线圈感应电动势大小跟什么有关系？ 2、理想变压器的变压规律 （1）设原线圈的匝数为N1，副线圈的匝数为N2，穿过铁芯的磁通量为Φ，则原副线圈中产生的感应电动势分别为 E1=N1 E2=N2 在忽略漏磁的情况下，ΔΦ1=ΔΦ2，由此可得 在忽略线圈电阻（即电阻为零）的情况下，原线圈两端的电压U1=E11；副线圈两端的电压U2 =E2.于是得到 即:原、副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比 理想变压器的特点：（ 1 ）U1/U2= n1/n2 （ 2）P出=P入 ( 3 )匝数多的线圈电压大 那么，如何设计降压和升压变压器? （2）升压器和降压器 当N2＞N1时，U2＞U1，这样的变压器叫升压变压器. 当N2＜N1时，U2＜U1，这样的变压器叫降压变压器. 举例：电视机里的变压器将220 V电压升高到10000 V以上属升压变压器；复读机的变压器将220 V电压降到6 V，属于降压变压器. 思考：有电压必然有功率，理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系？ P出=P入 若理想变压器只有一个副线圈，则原副线圈中的电流I1与I2有什么关系？ 据P出=U2I2，P入=U1I1及P出=P入得： U2I2=U1I1 则： 副线圈有多个时，由能量守恒有：P入=P出 P1=P2+P3 因P1= U1I1 P2= U2I2 P3= U3I3且 （3）理想变压器的基本规律 绕制原副线圈的导线粗细一样吗？ 粗细不一样.高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细的导线；低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线.、 分析：在降压变压器中，由于原线圈的电压U1大于副线圈的电压U2电压，高电压用细导线的线圈，低电压用粗导线的线圈原则，所以原