高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册变压器第2课时教案设计

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上课时间： 年 月 日
题课
第三章交变电流第二节 变压器 第2课时
课型
新
课时
共2课时
教
学
目
标
1.会处理变压器动态问题，知道电压、电流、负载的制约关系。
2.知道自耦变压器、互感器的结构特点和工作原理，会进行相关的运算。
3.会处理多个副线圈问题。
学习重点
理想变压器模型及变压规律
学习难点
变压规律
教 学 过 程
教学环节（含备注）
教 学 内 容
引入新课
进行新课
练

讲
练
讲
练与议
课堂总结
课后作业：
引入新课
复习提问
1.理想变压器的特点是什么？
2.理想变压器原副线圈的电压、电流、功率关系式是怎样的？多个副线圈呢？
（二）进行新课
1.巩固练习1
如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝100，两个副线圈的匝数分别为n2＝5和n3＝10，L1是“2 V 2 W”的小灯泡，L2是“4 V 4 W”的小灯泡。当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电压和电流分别为( )
A．40 V 1/20 A B．6 V 1/20 A
C．40 V 3/20A D．6 V 3/20 A
解析 对多个副线圈，变压器的原线圈和副线圈的电压关系满足U1∶U2∶U3＝n1∶n2∶n3。由输入功率和输出功率相等得n1I1＝n2I2＋n3I3。本题两小灯泡均正常发光，对L1必有U2＝2 V，I2＝eq \f(P2,U2)＝1 A，对L2有U3＝4 V，I3＝eq \f(P3,U3)＝1 A。原线圈上电压U1＝eq \f(n1,n2)U2＝eq \f(n1,n3)U3＝40 V。P入＝P出＝6 W。原线圈中的电流I1＝eq \f(n2I2＋n3I3,n1)＝eq \f(3,20) A或I1＝eq \f(P入,U1)＝eq \f(6,40) A＝eq \f(3,20) A。故选项C正确。
答案 C
2. 观察演示实验，探究负载与输入电流关系
现象：变压器输入电流随负载增加（总电阻减小）而变大；反之，变小。
原因：
（1）电压制约
当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时，输出电压U2由输入电压决定，即U2＝n2U1/n1
（2）电流制约
当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定，且输入电压U1确定时，原线圈的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1
（3）负载制约
①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，P2＝P负1＋P负2＋…
②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，I2＝P2/U2
③总功率P入＝P线＋P2
即变压器的输入功率是由输出功率决定的。
（4）对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
①原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1
②负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1
尝试分析教材60页第5题，解释“深夜灯更亮”现象。
巩固练习2. (多选)如图所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑动触头。在原线圈上加一电压为U的正弦式交流电源，则( )
A．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变大
B．保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表读数变小
C．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变大
D．保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表读数变小
3. 自耦变压器与互感器
自耦变压器：特点是只有一线圈，分两部分。有旋转式，也有竖直式。
互感器分电压互感器与电流互感器。
电压互感器与被测电路并联
电流互感器与被测电路串联
例3．钳形电流测量仪的结构图如图所示，其铁芯在捏紧扳手时会张开，可以在不切断被测载流导线的情况下，通过内置线圈中的电流值I和匝数n获知载流导线中的电流大小I0，则关于该钳形电流测量仪的说法正确的是( )
A．该测量仪可测量直流的电流
B．载流导线中电流大小I0＝eq \f(I,n)
C．若钳形部分铁芯没有完全闭合，测量出的电流将小于实际电流
D．若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变小
解析 直流产生的磁场，通过内置线圈的磁通量不变，线圈中不产生感应电动势，选项A错误；由电流跟匝数成反比可知载流导线中电流大小I0＝nI，选项B错误；若钳形部分铁芯没有完全闭合，则通过内置线圈中的磁通量变小，磁通量的变化率也变小，故产生的感应电流变小，测量出的电流将小于实际电流，选项C正确；由eq \f(I,I0)＝eq \f(n0,n)，可知若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变大，选项D错误。答案 C
学案闯关检测部分
板书设计
3.3变压器（第2课时）
对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
一、原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1
二、负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1
课后反思