高中物理“变压器”教学的思考

蒋亚林

摘要：教材中介绍了变压器的一般原理，利用理想变压器通过电磁感应规律推出变压比，再利用功率关系得到变流比，但对变压器到底如何变压、如何变流以及功率关系为何相等的种种物理过程没有详细介绍。

关键词：理想变压器 探究实验 教学目标

教材中介绍了变压器的一般原理，利用理想变压器通过电磁感应规律推出变压比，再利用功率关系得到变流比，但对变压器到底如何变压、如何变流以及功率关系为何相等的种种物理过程没有详细介绍。学生在学习过程中难免会有疑问，导致教师在教学过程中遇到阻力。新课标以及新教材的要求，使我们对本节课的教学目标和教学方法作出重新思考。现将不成熟的想法整理归纳如下。

第一，变压器工作时有哪些能量损耗？何为理想变压器？

1。铜损。变压器从结构上讲都有原线圈和副线圈之分，两个线圈一般都用绝缘铜导线绕制而成，尽管铜的电阻率较小，还是有一定的电阻。根据焦耳定律，有电流流过铜线圈时，就会有热量产生而导致能量损耗，这种损耗叫做铜损。根据电阻定律可知，长为10m，横截面直径为1mm的圆形铜导线电阻为0。22Ω，工作时如果通过的电流为10A，则损耗的功率达22W，每分钟产生1320J热量。如果是大型变压器，由于线圈的电阻及流过线圈的电流都较大，损耗的功率可达几千瓦。2。铁损。变压器工作时，原线圈中有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，铁芯中就会由于电磁感应而产生涡流，使铁芯大量发热而导致能量损耗，这种损耗叫铁损。为了减少损耗，变压器的铁芯常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成。 3。磁损。变压器工作时，有交变电流流过原线圈，产生交变的磁通量绝大部分通过了副线圈，在副线圈中产生感应电动势，但也有很少的一部分磁通量没有通过副线圈，而是到了副线圈以外的空间。据麦克斯韦电磁场理论，这部分变化的磁通量就会在周围空间形成电磁波而损耗一部分能量，这种损耗叫做磁损。变压器工作时，由于损耗的能量只占输入能量的一小部分，所以在实际计算中常把损耗的能量略去不计，认为变压器的输出功率和输入功率相等，因而称做理想变压器。有关理想变压器的电压、电流等各种物理量的关系都是基于这种原理推导出来的。

第二，如何有效地指导学生完成分组实验？

教师应指导学生先自行制定实验步骤，并设计科学可行的数据记录表格。实验宜采取控制变量法，以下实验步骤可供参考：（1）连接电路。（2）保持原线圈匝数n1和电压U1不变，改变副线圈匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。（3）保持副线圈匝数n2和原线圈电压U1不变，改变原线圈匝数n1，研究n1对副线圈电压U2的影响。表格设计中建议用U1∶n1以及U2∶n2，而不用U1∶U2以及n1∶n2。这样能够体现比值的物理意义，即U∶n表示的是理想变压器每匝线圈的感应电动势。在实验过程中，学生是主体，教师的作用是及时巡视，掌握实验进程情况，发现问题及时指点纠正。对于实验中遇到的困难，尽量启发学生克服。实验操作结束后，教师要及时引导学生进行实验总结，实事求是地分析实验数据，引导学生得出实验结论，并引导学生进行误差分析。

第三，在新课标下如何及时调整教学目标的设置？

新课标考纲对理想变压器的要求由旧考纲的Ⅱ级降为Ⅰ级，对远距离输电的要求也为Ⅰ级。但变压器与远距离输电是高考的热点倾向，因为该问题与人们的生活息息相关，而密切联系生活是新课标的重要理念，故要一如既往予以重视。首先，教材注重由学生分组实验探究得出理想变压器的变压规律而弱化了由电磁感应规律从理论角度推导得出结论。在教学中，要贯彻新课标理念，不能为了应试只要结论，而忽略对学生思维能力、探究能力的培养。其次，根据新考纲要求，一些知识点和以前重点训练的难题现在已不再是高考考查的重点。例如，课本上并没有提到变流规律，也没有以公式的形式列出，只是在课后科学漫步中设置了一个小问题；原线圈回路中还存在其他用电器的题型也不再是考查的重点。所有这些都要引起教师的高度重视，在认真学习新高考考纲的前提下精心设置本课的教学目标以及教学方式，对于学生的课后练习也应本着“教师进入题海而学生逃出题海”的理念，做到为学生减负增效。

参考文献

余文森。论自主、合作、探究学习。教育研究。2004。11。

高蕴琪等。教育传播学。上海教育出版社，1992。