第頁教師備課首頁第頁課題任務(wù)8-1互感線圈的了解與檢測（相關(guān)知識）課型新授課授課班級課時2教學(xué)目標(biāo)了解互感現(xiàn)象；掌握具有互感的線圈兩端電壓的表示方法；掌握互感系數(shù)M、耦合系數(shù)k的含義；教學(xué)重點互感現(xiàn)象的產(chǎn)生；互感系數(shù)M、耦合系數(shù)k；教學(xué)難點互感電壓的計算學(xué)情分析此部分學(xué)習(xí)應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生事先觀看實驗視頻，回顧中學(xué)物理相關(guān)知識，理解起來就比較容易了。教學(xué)效果教后記任務(wù)8-1互感線圈的了解與檢測（相關(guān)知識）【新課講授】一、互感與互感電壓1.自感現(xiàn)象：當(dāng)線圈中有電流通過時，線圈中就會產(chǎn)生磁場。當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時，其周圍的磁場也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，此變化的磁場可使線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電壓，這種電磁現(xiàn)象叫自感現(xiàn)象。2.互感現(xiàn)象兩個電感線圈互相靠近時，一個電感線圈的磁場變化影響另一個線圈，這種影響就是互感。3.互感系數(shù)M在非鐵磁性的介質(zhì)中，電流產(chǎn)生的磁通與電流成正比，當(dāng)匝數(shù)一定時，磁鏈也與電流大小成正比。ψ21=M21/i1，M21=ψ21/i1同理，M12=ψ12/i2M=M12=M214.耦合系數(shù)k耦合系數(shù)的變化范圍：0≤k≤15.互感電壓通過兩線圈的電流是交變的電流，交變電流產(chǎn)生交變的磁場，當(dāng)交變的磁鏈穿過線圈L1和L2時，引起的自感電壓：兩個相鄰線圈中電流的磁場不僅穿過本線圈，還有相當(dāng)一部分穿過相鄰線圈，因此這部分交變的磁鏈在相鄰線圈中也必定引起互感現(xiàn)象，由互感現(xiàn)象產(chǎn)生的互感電壓：當(dāng)線圈中通過的電流為正弦電流時，自感電壓、互感電壓都可用相量表示：線圈上自感電壓和互感電壓的疊加合成，方為耦合線圈上的總電壓。疊加時有兩種情況：（1）當(dāng)自磁通與互磁通方向一致時，稱磁通相助。（2）當(dāng)自磁通與互磁通方向相反時，稱磁通相消?！纠吭谙聢D中，i1=10A，i2=5sin10tA，L1=2H,L2=3H,M=1H,求耦合電感的端電壓u1,u2。課題任務(wù)8-1互感線圈的了解與檢測（同名端的判別、耦合線圈的串聯(lián)）課型新授課授課班級課時2教學(xué)目標(biāo)理解線圈同名端的定義及其判定；掌握耦合線圈串聯(lián)等效電感的計算；。教學(xué)重點理解線圈同名端的定義及其判定；掌握耦合線圈串聯(lián)等效電感的計算；教學(xué)難點理解線圈同名端的定義及其判定；學(xué)情分析此處的教學(xué)要引導(dǎo)學(xué)生從實驗現(xiàn)象觀察，思考得出相應(yīng)的結(jié)論；對于同名端的判別以及等效電感的計算要多加練習(xí)。教學(xué)效果教后記任務(wù)8-1互感線圈的了解與檢測（同名端的判別、耦合線圈的串聯(lián)）【上節(jié)關(guān)鍵詞】自感現(xiàn)象：當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時，其周圍的磁場也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，此變化的磁場可使線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電壓；互感現(xiàn)象：兩個電感線圈互相靠近時，一個電感線圈的磁場變化影響另一個線圈；互感系數(shù)：M21稱為線圈1對線圈2的互感系數(shù)，簡稱互感，M=M21=M12；耦合系數(shù)：，0≤k≤1互感電壓：兩個相鄰線圈中電流的磁場不僅穿過本線圈，還有相當(dāng)一部分穿過相鄰線圈，因此這部分交變的磁鏈在相鄰線圈中也必定引起互感現(xiàn)象，由互感現(xiàn)象產(chǎn)生的互感電壓?！拘抡n講授】一、線圈的同名端及判定1.線圈同名端的定義在同一變化磁通的作用下，兩互感線圈感應(yīng)電壓極性始終保持一致的端子稱為同名端（用·或*表示），感應(yīng)電壓極性相反的端點叫異名端。其特性為電流同時由兩線圈上的同名端流入(或流出)時，兩互感線圈的磁場相互增強；否則相互消弱。2.線圈同名端的判別方法（1）已知線圈的繞向和相對位置時，同名端可利用其概念和特性進行判定。（2）線圈繞向未知時，用實驗手段判斷。1）直流判別法2）交流判別法無論哪種實驗手段，所遵循的始終是同名端的概念和特性，即在同一變化磁通的作用下，兩互感線圈的同名端感應(yīng)電壓極性始終保持一致，如電流同時由兩線圈上的同名端流入(或流出)時，兩互感線圈的磁場相助。具體的實驗方法見前面的任務(wù)實施。三、耦合線圈的串聯(lián)1、順向串聯(lián)用相量表示為：等效電感：2、反向串聯(lián)反向串聯(lián)的等效電感：注意：L1+L2-2M≥0工程中，可應(yīng)用耦合電感正反向串聯(lián)的等效電感的差異，來分析測定線圈的耦合系數(shù)M。課題任務(wù)8-1互感線圈的了解與檢測（互感系數(shù)的測量）課型新授課授課班級課時2教學(xué)目標(biāo)掌握互感系數(shù)的測量方法。教學(xué)重點功率電流4M法測互感系數(shù)；諧振法測互感；教學(xué)難點功率電流4M法測互感系數(shù)；諧振法測互感；學(xué)情分析實驗原理的理解和實驗操作的靈活處理，考驗同學(xué)的理論聯(lián)系實際的能力，教師須注意引導(dǎo)。教學(xué)效果教后記任務(wù)8-1互感線圈的了解與檢測（互感系數(shù)的測量）【新課講授】四、互感系數(shù)的測量（實驗）1）功率電流4M法測互感系數(shù)（1）原理：兩個耦合線圈串聯(lián)接到正弦交流電源上，測出順接和反接兩種情況的電流和功率，依據(jù)公式推算。設(shè)線圈電阻各為R1、R2，同理，可推算出另一種串接時的總電感：故：M=|LF-LR|/4（2）動手操作：（功率電流4M法測互感仿真電路）20V、50Hz正弦信號源，兩個耦合線圈串接,先后按圖8-1-4（a）和按圖8-1-4（b）連接，測量數(shù)據(jù)記錄于表8-1-1,根據(jù)實驗原理分析計算出互感系數(shù)M的值。(a)(a)圖8-1-4圖8-1-4互感系數(shù)測量(b)表8-1-1功率電流4M法測互感系數(shù)測量數(shù)據(jù)接線IUPR1+R2|Z|La圖b圖M=（La-Lb）/4=，并可判斷和為同名端。2）諧振法測互感（1）實驗電路原理圖8-1-5圖8-1-5諧振法測L原理圖諧振法測L的電路原理圖如圖8-1-5所示，LC回路的固有諧振頻率為：，當(dāng)諧振時LC電路阻抗呈純阻性且阻值最大，I最小，可通過測量R上的電壓或電流尋找諧振頻率，改變信號源ui的頻率，R上的電壓或電流讀值最小時，電路即處于諧振。代入公式計算電感L的值，。（2）測互感系數(shù)：

將兩線圈串連入電路，找出此時的諧振頻率，算出這時的電感。再將其中一個線圈反向接入電路，找出諧振頻率算出電感。根據(jù)正向接入時L01=L1+L2+2M，反向接入時L02=L1+L2-2M，得出M=(L01-L02)/4。

實驗數(shù)據(jù)及處理。選取電容為0.1μF，電阻為10Ω，正弦電源頻率可調(diào)電壓1V。（諧振法測互感視頻鏈接）記錄實驗數(shù)據(jù)于下表8-1-2和表8-1-3。表8-1-2諧振法測互感系數(shù)測量數(shù)據(jù)（線圈順接）信號頻率URf01=，L01=表8-1-3諧振法測互感系數(shù)測量數(shù)據(jù)（線圈反接）信號頻率URf02=，L02=代入公式計算得：M=(L01-L02)/4=實驗中電源輸出信號頻率調(diào)節(jié)不好掌控，達到諧振頻率時，通過肉眼觀察具有一定的誤差范圍，可多次測量。課題任務(wù)8-2變壓器的認知與測試（變換電壓、電流、阻抗）課型新授課授課班級課時2教學(xué)目標(biāo)了解理想變壓器的基本模型；掌握理想變壓器的阻抗變換特性教學(xué)重點理想變壓器的阻抗變換特性。教學(xué)難點理想變壓器的阻抗變換特性學(xué)情分析通過實驗現(xiàn)象讓學(xué)生理解變壓器的特性，結(jié)合理論分析，本課內(nèi)容應(yīng)該不難掌握教學(xué)效果教后記任務(wù)8-2變壓器的認知與測試（變換電壓、電流、阻抗）【實驗探究】一、變換電壓、電流、阻抗實驗測試按圖8-2-2連接線路，閉合電源開關(guān)，圖中變壓器Tr為220V/110V，負載選用三只36V/25W的燈泡，交流調(diào)壓器T輸出范圍0~250V，調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出電壓，使變壓器空載時輸出電壓為36V，然后分別在變壓器的副邊接入1只、2只、3只燈泡，測量Tr的輸入電壓和輸出電壓、輸入電流和輸出電流，將測量數(shù)據(jù)填入后表8-2-1中。根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算ZL和Z1的值分析變壓器的阻抗變化作用。（變壓器變電壓、變電流和阻抗變換實驗測試視頻鏈接）圖圖8-2-2小型變壓器變換電壓、電流、阻抗的電路圖表8-2-1變壓器變換電壓、電流、阻抗實驗測試數(shù)據(jù)與分析燈泡數(shù)原邊（一次側(cè)）副邊（二次側(cè)）變壓比變流比U1/VI1/mA|Z1|/ΩU2/VI2/mA|ZL|/Ω0（空載）／／／／／123【新課引入】一、變壓器的基礎(chǔ)知識1.作用：變壓器是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的電器，它可以把某一電壓下的交流電能變換為同頻率的另一電壓下的交流電能。2.分類：（1）按相數(shù)分：（2）按冷卻方式分：（3）按用途分：（4）按繞組形式分：（5）按鐵芯形式分：3.組成（1）鐵芯鐵芯是變壓器中主要的磁路部分。（2）繞組繞組是變壓器的電路部分，它是用雙絲包絕緣扁線或漆包圓線繞成。繞組可分為同心式和交疊式。二、變壓器的功率和效率1．額定視在功率：次級繞組的額定電壓與額定電流的乘積U2NI2N稱為變壓器的額定容量SN。2.輸入功率：變壓器的輸入功率決定于它的輸出功率，輸入的有功功率為：P1=U1I1cosφ13.輸出功率：P2不僅決定于次級繞組的實際電壓電流值，還與負載的功率因數(shù)cosφ2有關(guān)：P2=U2I2cosφ24.效率η：輸出功率與輸入功率之比就是變壓器的效率，記為η。【例8-2-1】變壓器銘牌上標(biāo)明220V/36V、300VA，問下面哪一種規(guī)格的電燈能接在此變壓器副邊使用？為什么？電燈規(guī)格：36V500W；36V60W；12V60W；220V25W。【答】36V/60W的燈泡可以在副邊使用。三、理想變壓器實際的變壓器工作時或多或少會有漏磁、能量損耗，效率不能達到100%，為便于分析計算，我們認為當(dāng)滿足以下條件時，視為理想變壓器：（1）k=1全耦合，做芯的鐵磁性材料的磁導(dǎo)率μ=∞。（2）自感系數(shù)L1、L2無窮大，但L1/L2為常數(shù)。（3）無任何損耗，繞線圈的金屬導(dǎo)線無電阻。1.變壓器的電壓比由圖8-2-6理想變壓器所示，圖8-2-6理想變壓器相量形式：圖8-2-6理想變壓器有效值：2.變壓器的電流比相量形式：有效值：3.功率大小上式推導(dǎo)說明：理想變壓器不消耗能量也不儲存能量，它將能量從輸入端全部送至輸出負載上，理想變壓器是一種無記憶元件。4.變壓器的阻抗變換如圖8-2-7所示，從輸入端看等效輸入阻抗為：圖8-2-7圖8-2-7變壓器的阻抗變換作用【例】一理想變壓器，初級線圈匝數(shù)N1=55