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变压器（传统）
一、 教学目标
1、 知识与技能；
（1） 指导变压器的构造
（2） 理解互感现象，知道变压器的工作原理
（3） 知道变压器的原、副线圈的电压、电流与匝数的关系，并能解决有关问题
（4） 知道课本中介绍的几种常用变压器
2、 过程与方法：
（1） 应用电磁感应现象解释变压器的工作原理，培养学生综合应用知识解决问题的能力
（2） 讲解理想变压器使学生建立物理模型的意义（抓主要因素，忽略次要因素）
3、 情感态度与价值观：
（1） 使学生体会能量守恒定律是普遍适用的
（2） 培养学生实事求是的态度
二、 教学重点、难点
1、重点：变压器的工作原理，互感过程的理解及电压与匝数的关系。
2、难点：互感过程的理解，变比关系的推导和理解
三、教学方法和教具
1、教学方法：演示实验、推理
2、教具：学生电源、可拆变压器、交流电压表、小灯泡、多用电表（交流电压档）
四、教学过程
引入新课
今天我们要学习的是变压器这一节，在进入新课前，我们来看这样一组数据。
投影：
用电器
额定工作电压
用电器
额定工作电压
随身听
3V
机床上的照明灯
36V
扫描仪
12V
防身器
3000V
手机充电器
4.2V 　4.4V　 5.3V
黑白电视机显像管
几万伏
录音机
6V 9V 　12V
彩色电视机显像管
十几万伏
提问：我们发现不同的用电器所需的额定电压是不同的，但是我国民用供电电压均为220V，怎样才能让这些工作电压不同的用电器正常工作呢？
回答：用我们今天所要学习的设备――变压器。
演示实验：出示交流电源，用交流电压表（量程10V）测其电压为7V，若想用这个电源来使额定电压为3V的小灯泡正常发光，显然不能直接接电源，我们就可以利用变压器将电源电压降下来后再接灯泡。
现象：灯泡能够正常发光。
这说明变压器是能够改变交流电压的设备。
过渡：为什么变压器会有这样的功能呢？就让我们先从变压器的构造说起。
一、变压器的构造
最典型的变压器是由两个线圈和闭合铁芯构成。
展示可拆变压器，左右各有一个线圈套在铁芯上，其中一个与电源相连的称为原线圈（或初级线圈），另一个与用电器相连的称为副线圈（或次级线圈）。线圈是由绝缘的导线绕制的。闭合的铁芯是由涂有绝缘漆的薄硅钢片叠加而成的。线圈与铁芯彼此绝缘。
投影：变压器的示意图，原副线圈的匝数一般是不同的，n1和n2分别表示原线圈和副线圈的匝数，U1和U2表示原线圈和副线圈的端电压。
提出疑问：从前面的实验中看到灯泡能够发光，说明副线圈两端是有电压的，但是线圈和铁芯彼此绝缘，不可能将原线圈的电能直接传送到副线圈来，那么这个电压是如何产生的呢？
其实变压器也是法拉第电磁感应现象的一种应用，我们可以具体来分析变压器是如何工作的。
二、变压器的工作原理

分析：把交变电压加在原线圈上，原线圈中的交变电流产生交变的磁场，将铁芯磁化并在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不但穿过原线圈，也穿过副线圈，所以也在副线圈中激发感应电动势。如果副线圈两端连着用电器，副线圈中就会产生交变电流。这一交变电流也产生交变的磁通量，交变的磁通量同样即穿过副线圈也穿过原线圈，所以也都会引起感应电动势。把原线圈引起的总感应电动势用E1表示，副线圈引起的总感应电动势用E2表示。
显然，这一过程中原副线圈是互相感应的，我们就把原、副线圈中由于有交变电流而产生的互相感应的现象，称为互感现象。
因此，通过互感现象，副线圈中产生了感应电动势，相当于一个电源可以对外供电了。
提问学生：若是接直流电源的话，副线圈两端还会有电压吗？
演示实验：接直流电时，灯泡不亮，副线圈两端电压为零。
从能量的角度解释，接交流电时，由于互感现象原线圈的电能先转化为磁场能再转化为副线圈的电能。而接直流电时，不能发生这样的能量转化。
提问：在变压器通过交变磁场传输电能的过程中，闭合铁芯起什么作用？
演示实验：取下可拆变压器的一块铁芯，使其不闭合，观察现象。
发现灯变暗了，甚至不亮，而重新加上铁芯后，正常发光。
说明：若没有铁芯，则磁感线漏失在空间中，只有一小部分穿过另一线圈，而加上铁芯后可以使磁感县绝大部分集中在铁芯中，使得能量转化的效率大大提高了。
提问：变压器副线圈获得的电压与原线圈所加的电压有什么样的关系呢？
三、理想变压器的变压规律
演示实验：1、介绍仪器ａ、4V学生交流电源
投影：ｂ、小型变压器，不同于可拆变压器，两个线圈套在一起，每个线圈都标有匝数，铁芯上下拼成日字形状，使线圈处于铁芯的中间，这样同样能使得穿过原副线圈的磁通量相同。
ｃ、万用表，可以测量交流电压，先使得转动旋钮调在交流电压10V量程挡上，读数可以在表盘上读取，测量时直接用表笔接触接线柱。
2、测量，并记录数据
n1
n2
n1/ n2
U1
U2
U1/ U2
60
120
1:2

120
60
2:1

3、提问学生，并得到结论：ａ、在误差范围内，有＝
略有误差是因为，此时忽略了原副线圈的电阻和漏磁。
　　　ｂ、如果n2＞n1 ，则输出电压高，称升压变压器；
如果n2＜n1 ，则输出电压低，称降压变压器。
对于理想变压器而言，还有一个重要特点是将铁芯中发热的能量忽略不计。我们知道绕在在铁芯上的线圈通交流电后会在铁芯中产生涡流，损失能量，但是铁芯如果用薄硅钢片叠加制成的话，可以使损失大大降低，甚至可以忽略不计。
因此，理想变压器输入的电功率等于输出的电功率，即
P1=P2
U1I1=U2I2
由此可得，　　　　　　　　　
所以，理想变压器的原副线圈的电流跟他们的匝数成反比。
由这一关系，可知若是高压线圈匝数多，但电流小，可用较细的导线，可以节省材料；若是低压线圈匝数少但是电流大，就要用较粗的导线。所以，我们可以从导线的粗细来判断其匝数的多少，进而判断使升压变压器还是降压变压器。
理论推导：若将漏失的磁通量忽略不计，可认为穿过原副线圈的磁通量相同变化情况也相同，则在每匝线圈中产生的感应电动势是一样的，但因为原副线圈的匝数不同，则有：
E1 = n1 E2 = n2
由此可得 =
若将原线圈导线电阻忽略不计，则 U1 = E1。
若将副线圈导线电阻忽略不计，则因为副线圈可以看成一个电源，忽略内阻，电动势等于路端电压，U2 = E2。 因此：
=
像这样忽略了原副线圈的电阻以及各种电磁能量损失的变压器，称为理想变压器。可见，理想变压器原副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数比。
四、几种常见的变压器
投影图片
1、自耦变压器
特点：只有一个线圈，滑动头P改变位置时，输出电压也会改变
若将整个线圈作原线圈，则n2＜n1为降压变压器，
若将整个线圈作副线圈，则n2＞n1为升压变压器。
2、互感器
应用：用于将高电压变成低电压，或将大电流变成小电流的变压器。这样可以测量高电压和大电流了。
ａ、电压互感器
要求：原线圈并联进电路，副线圈接交流电压表，原线圈匝数大于副线圈匝数。
ｂ、电流互感器
要求：原线圈串联进电路，副线圈接交流电流表，原线圈匝数小于副线圈匝数。
五、小结
本节课主要学习了以下内容：
1、 变压器由线圈和铁芯组成。
2、 变压器可以改变交流电的电压和电流，利用了原副线圈的互感现象。
3、 理想变压器：忽略一切电磁损耗，有
P1=P2
　　　　　　　　　　　　　　　＝　　
4、 日常生活和生产中使用各种类型的变压器，但它们遵循同样的原理。