(二)新课讲授

1、新课导入

(1)在实际使用中,我们常常需要不同电压的交流电.平常市电的电压是220伏,那该怎么办呢 ——我们需要变压器.(让学生体会到变压器作用的实际意义)

(2)多媒体展示变压器的种类和式样(让学生对实际变压器有感性认识);

(3)引导学生观察可拆变压器的构造，并通过示意图明确下列概念：

原线圈——与电源相连，输入电压U1，线圈匝数为n1

副线圈——与用电器相连，输出电压U2，线圈匝数为n2

铁芯——有何特点?

变压器是如何变压的呢?有什么规律?这就是我们今天要探究的课题。

2、实验探究变压器的变压规律

(1)引导学生讨论探究的方案

猜测原副线圈的电压与什么因素有关,由法拉第电磁感应定律公式可能想到与线圈匝数有关.

实验仪器为学生电源(低压交流12V),可拆变压器,多用电表(交流电压档);设计并画出实验电路图;设计实验操作步骤;记录实验数据,可以设计一个表格.

(2)学生分组实验----控制变量法

保持原线圈电压和匝数不变,改变副线圈匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响;

保持原线圈电压和副线圈匝数不变,改变原线圈匝数,研究原线圈匝数对副线圈电压的影响.

(3) 引导学生分析数据,并归纳出:原线圈电压和匝数不变时,副线圈匝数越多,U2 越大.原线圈电压和副线圈匝数不变时,原线圈匝数越少,副线圈电压越高.在实验误差范围内,原副线圈电压比跟原副线圈的匝数比成正比.

3、理论推导

(1)理想变压器模型的建立

在变压器的电磁感应过程中,电能和磁能的相互转化是最主要的因素,而伴随而来的损耗是一些次要因素.为了研究的方便,我们突出主要因素,忽略次要因素.这是科学研究的一种常用方法.那么我们可以把实际的变压器抽象成理想变压器——一个没有能量损耗的理想变压器.

(2)变压器主副线圈电压、电流、功率关系推导

法拉第电磁感应定律的应用(回避源电动势和反电动势叠加的过程、相位差问题)，注意两边磁通量相等--

E1 = n1       E2 = n2         =

对于理想变压器，导线电阻可以忽略，故 U1 = E1 ，U2 = E2 (副线圈看成一个电源，电动势等于路端电压)。所以 =

即：理想变压器原副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数比。

如果n2>n1 ，则输出电压高，称升压变压器;

如果n2

思考：如果原线圈通入的是直流电，能否实现变压?

功率和电流关系  功率 P1 = P2

分组讨论1：讨论右图所示变压器的电压、功率和电流的关系

(结论： = ， = ;P1 = P2 + P3 ;n1I1 = n2I2 + n3I3)

分组讨论2：讨论右图所示变压器的电压、功率&电流的关系(设两个副线圈的磁通分配相同)

(结论： = ， = ;P1 = P2 + P3 ;2n1I1 = n2I2 + n3I3)

小结：从以上的探讨我们发现，变压器的电压关系和电流关系并不是用一个正比和反比可以简单地概括，而是会随着变压器结构的改变而改变，但是，万变不离其宗，能量守恒定律和法拉第电磁感应定律总是适用的。