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5.4《变压器》 教 学 目 标 （一）知识与技能 1．知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。 2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。 （二）过程与方法 在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 1．使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。 2．培养学生实事求是的科学态度。 教学重点：探究变压比和匝数比的关系。 教学难点：探究变压比和匝数比的关系。 教学方法：实验探究法、阅读法、讲解法。 教学手段：学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡 * * 新课标人教版课件系列 《高中物理》 选修3-2 变压器 照明灯电压------220伏 机床上照明灯------36伏 半导体收音机电源电压不超过10伏 大型发电机交流电压------几万伏 远距离输电------几十万伏 电视机显像管却需要10000V以上电压 交流便于改变电压，以适应各种不同的需要 变压器就是改变交流电压的设备 几种常见的变压器 一、变压器的构造 1.示意图 U1 U2 ∽ n1 n2 ∽ 原线圈 副线圈 铁芯 2.构造： （1）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成） （2）原线圈（初级线圈）：其匝数用n1表示 （3）副线圈（次级线圈）：其匝数用n2表示 （4）输入电压：U1; 输出电压：U2. 3.电路图中符号 n1 n2 问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 变压器原副线圈不相通，那么在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？ 铁芯与线圈互相绝缘 U1 U2 ∽ n1 n2 ∽ 二、变压器的工作原理 ------互感现象 变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能（U1、I1）到磁场能（变化的磁场）再到电能（ U2、I2）转化。 原线圈 副线圈 铁芯 ∽ U1 U2 n1 n2 ∽ 互感现象：在原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象。 若给原线圈接直流电压，U副线圈电压U2 ？ 闭合铁芯实现了电能---磁场能---电能的转换，由于原副线圈中的电流共同产生的磁通量绝大部分通过铁芯，使能量在转换过程中损失很小，为了便于研究，物理学中引入了一种理想化模型------理想变压器。 下面我们定量分析理想变压器的变压规律。 无磁损 无铜损 无铁损 理想变压器 实验结论： 原副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。 U2 U1 5 4 3 2 1 次数 V1 V2 研究原副线圈两端电压关系的实验 三、理想变压器的变压规律 I1 I2 n1 n2 U1 U2 原、副线圈中产生的感应电动势分别是： E1=n1??/ ?t E2=n2??/ ?t E1/n1= E2/n2 原线圈回路有： U1? E1=I1r1≈ 0 则U1=E1 副线圈回路有： E2=U2 +I2r2 ≈U2 则U2=E2 若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2 则：U1/U2= n1/n2 理想变压器原副线圈的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比 n2 n1 U2U1 -----升压变压器 n2 n1 U2 U1 -----降压变压器 U1/U2= n1/n2 四、理想变压器的变流规律 问题：原副线圈的电流可能满足何规律？ 1.理想变压器输出功率应等于输入功率 即: U1I1=U2I2 I 1/ I 2= U2 / U1= n2 / n1 P出= P入 2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝数成反比 I 1/ I 2= n2 / n1 变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线圈的一种方法。 此公式只适用于一个副线圈的变压器 U1 I1 I2 n1 n2 U2 R 输入输出电压、电流、功率大小之间的因果关系 1.输入功率P1由输出功率P2决定； P1＝P2 2.U1由电源决定； 3.U2由U1和匝数比决定； U2＝n2/n1·U1 4.I2由U2和负载决定； I2＝U2／R 5.I1由I2和匝数比决定； I1＝n2/n1·I2 【例1】理想变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4：1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表A1的示数12mA，则电流表A2的示数为————（ ） A．3mA B．0 C．48mA D．与负载R的值有关 解析：变压器只能工作于交流电路，不能工作在恒定电流和恒定电压的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电