高中物理“變壓器”教學的思考

蔣亞林

摘要：教材中介紹了變壓器的一般原理，利用理想變壓器通過電磁感應規(guī)律推出變壓比，再利用功率關系得到變流比，但對變壓器到底如何變壓、如何變流以及功率關系為何相等的種種物理過程沒有詳細介紹。

關鍵詞：理想變壓器 探究實驗 教學目標

教材中介紹了變壓器的一般原理，利用理想變壓器通過電磁感應規(guī)律推出變壓比，再利用功率關系得到變流比，但對變壓器到底如何變壓、如何變流以及功率關系為何相等的種種物理過程沒有詳細介紹。學生在學習過程中難免會有疑問，導致教師在教學過程中遇到阻力。新課標以及新教材的要求，使我們對本節(jié)課的教學目標和教學方法作出重新思考。現(xiàn)將不成熟的想法整理歸納如下。

第一，變壓器工作時有哪些能量損耗？何為理想變壓器？

1。銅損。變壓器從結構上講都有原線圈和副線圈之分，兩個線圈一般都用絕緣銅導線繞制而成，盡管銅的電阻率較小，還是有一定的電阻。根據焦耳定律，有電流流過銅線圈時，就會有熱量產生而導致能量損耗，這種損耗叫做銅損。根據電阻定律可知，長為10m，橫截面直徑為1mm的圓形銅導線電阻為0。22Ω，工作時如果通過的電流為10A，則損耗的功率達22W，每分鐘產生1320J熱量。如果是大型變壓器，由于線圈的電阻及流過線圈的電流都較大，損耗的功率可達幾千瓦。2。鐵損。變壓器工作時，原線圈中有交變電流，它在鐵芯中產生交變的磁通量，鐵芯中就會由于電磁感應而產生渦流，使鐵芯大量發(fā)熱而導致能量損耗，這種損耗叫鐵損。為了減少損耗，變壓器的鐵芯常用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成。 3。磁損。變壓器工作時，有交變電流流過原線圈，產生交變的磁通量絕大部分通過了副線圈，在副線圈中產生感應電動勢，但也有很少的一部分磁通量沒有通過副線圈，而是到了副線圈以外的空間。據麥克斯韋電磁場理論，這部分變化的磁通量就會在周圍空間形成電磁波而損耗一部分能量，這種損耗叫做磁損。變壓器工作時，由于損耗的能量只占輸入能量的一小部分，所以在實際計算中常把損耗的能量略去不計，認為變壓器的輸出功率和輸入功率相等，因而稱做理想變壓器。有關理想變壓器的電壓、電流等各種物理量的關系都是基于這種原理推導出來的。

第二，如何有效地指導學生完成分組實驗？

教師應指導學生先自行制定實驗步驟，并設計科學可行的數據記錄表格。實驗宜采取控制變量法，以下實驗步驟可供參考：（1）連接電路。（2）保持原線圈匝數n1和電壓U1不變，改變副線圈匝數n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響。（3）保持副線圈匝數n2和原線圈電壓U1不變，改變原線圈匝數n1，研究n1對副線圈電壓U2的影響。表格設計中建議用U1∶n1以及U2∶n2，而不用U1∶U2以及n1∶n2。這樣能夠體現(xiàn)比值的物理意義，即U∶n表示的是理想變壓器每匝線圈的感應電動勢。在實驗過程中，學生是主體，教師的作用是及時巡視，掌握實驗進程情況，發(fā)現(xiàn)問題及時指點糾正。對于實驗中遇到的困難，盡量啟發(fā)學生克服。實驗操作結束后，教師要及時引導學生進行實驗總結，實事求是地分析實驗數據，引導學生得出實驗結論，并引導學生進行誤差分析。

第三，在新課標下如何及時調整教學目標的設置？

新課標考綱對理想變壓器的要求由舊考綱的Ⅱ級降為Ⅰ級，對遠距離輸電的要求也為Ⅰ級。但變壓器與遠距離輸電是高考的熱點傾向，因為該問題與人們的生活息息相關，而密切聯(lián)系生活是新課標的重要理念，故要一如既往予以重視。首先，教材注重由學生分組實驗探究得出理想變壓器的變壓規(guī)律而弱化了由電磁感應規(guī)律從理論角度推導得出結論。在教學中，要貫徹新課標理念，不能為了應試只要結論，而忽略對學生思維能力、探究能力的培養(yǎng)。其次，根據新考綱要求，一些知識點和以前重點訓練的難題現(xiàn)在已不再是高考考查的重點。例如，課本上并沒有提到變流規(guī)律，也沒有以公式的形式列出，只是在課后科學漫步中設置了一個小問題；原線圈回路中還存在其他用電器的題型也不再是考查的重點。所有這些都要引起教師的高度重視，在認真學習新高考考綱的前提下精心設置本課的教學目標以及教學方式，對于學生的課后練習也應本著“教師進入題海而學生逃出題?！钡睦砟睿龅綖閷W生減負增效。

參考文獻

余文森。論自主、合作、探究學習。教育研究。2004。11。

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