文档介绍：莫被“理想”撞歪了“腰”
——2011年浙江省高考理综16题赏析及探究
2011年高考试题理综(浙江)卷第16题题目如下:
如图所示,在铁芯上、下分别绕有匝数n1=800和n2=200的两个线圈,上线圈两端与u=51sin314t V 的交流电源相连,将下线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读数可能是
V V V
参考答案:A
普遍错误:作为一道高考选择题,本题的知识容量比较单一,题目结构简单易懂,学生拿到手第一反应是“很熟悉”、“小菜一碟”,有一种胜券在握的感觉。学生先计算上线圈两端电压的有效值为U1=51/= ,然后根据变压器变压原理计算出U2=。故多数学生毫不犹豫地选择了B这个答案,其他答案估计连正眼都没有瞧。我们当中的一部分老师一拿到题目也会轻松选择B。
分析:虽然近几年高考题目的难度在逐年降低,可是用这么简单的方法解决这个问题是不是有点会考的韵味呢?许多老师和考生开始注意题目中出现的更多的蛛丝马迹,16题的配图引起了大家的关注。一根“开放式”的铁芯,两个“上下独立”的线圈回路。
以往上课我们在讲述《变压器》一课时,往往先讲解变压器的结构,再分析变压器的工作原理,然后讲什么样的变压器是理想变压器,理想变压器的功率P、电压U、电流I的关系。大家会花大量的时间在最后一个问题的研究分析上面。学生也能够轻车熟路地掌握解题技巧,对理想变压器原副线圈的功率、电压、电流关系了如指掌。很多老师把课堂的重心转移到了应用上了,而恰恰忽视了本堂课最重要的内容——变压器的工作原理,或者在讲解的时候不够深入细致,没有激发学生的情趣,把目光过早地会聚到“理想”这两个字上了。
可是本题真好命中了我们平时教学的软肋,出题者似乎注意到了学生中重计算轻概念,重结论轻过程,重公式轻原理的现象,给
考生不大不小的一击。
下面让我们一起简单地来回顾一下变压器的工作原理及理想变压器的特点。
变压器的工作原理:把交变电压加在原线圈上,原线圈中的交变电流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负载,副线圈中就会产生感应电流。变压器通过闭合铁芯,利用互感现象实现了电能到磁场能再到电能的转化。
若有了闭合铁芯,由于铁芯被磁化,绝大部分磁感线集中在铁芯内部,贯穿副线圈,大大增强了变压器传输电能的作用。而所谓的理想变压器是指变压器在输送电能的过程中能量损失为零,即输电效率为100%的变压器。现在,由于在材料和技术上采取了许多有效措施,实际变压器的效率都很高,特别是大型变压器,效率可达97%-%,所以理论研究时我们把它当成理想变压器。
理想变压器的特点:无漏磁、无电阻、无涡流、感抗无穷、空载电流是零等。理想变压器存在原副线圈功率相等P1=P2、电压比的关系。
而本题中的这个变压器由于采用“开放式”的铁芯,存在非常明显的漏磁现象,不属于理想变压器。因而不能套用原副线圈电压比这个关系式。
课堂记忆:讲授《变压器》这节新课时,我们曾向学生演示了如图所示的一个定性实验。其中变压器的线圈及铁芯都是可拆式。
实验步骤:
输入恒定电流,观察灯泡发光情况。(不亮)
输入交流,观察灯泡发光情况。(亮)
改变输入交流电