第3章 第3节 变压器（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版2019)

第3节　变压器 课程内容要求 核心素养提炼 1.了解变压器的构造及工作原理． 2．掌握理想变压器的电压与匝数的关系及其应用． 3．会推导理想变压器原、副线圈中的电流关系． 4．应用理想变压器解决实际问题． 1.物理观念：借助原线圈、副线圈等概念，体会物理观念的形成过程． 2．科学探究：通过探究原、副线圈电压与匝数的关系，体会科学探究在总结物理规律过程中的作用． 3．科学思维：通过对理想变压器电压与匝数的关系的应用，体会建立物理模型的重要意义． 4．科学态度与责任：通过变压器在生产、生活中的应用，体会科技对社会发展的推动作用． [对应学生用书P51] 1．变压器的构造 变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示． 　 (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈． (2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈． 2．原理：互感现象是变压器的工作基础．电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势． 3．作用：改变交变电流的电压．在输入的交流电压一定时，原、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压也不一样． 4．理想变压器：没有能量损耗的变压器． [思考] 如果将变压器的原线圈接到直流电源上，那么副线圈上还能输出电压吗？ 提示　不能．变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直流电源时，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会有感应电动势产生． 1．电压关系：理想变压器的原、副线圈电压之比，等于原、副线圈的匝数之比．公式：＝． 2．变压器效率：变压器的输出功率与输入功率之比． 3．两类变压器 (1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器． (2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈电压高的变压器． 4．电能输送：变压器能输送电能是利用了电磁感应． [判断] (1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比．(√) (2)实际变压器的输入功率一定大于输出功率．(√) (3)学校中用的变压器工作时没有能量损失．(×) (4)变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言起电源作用．(√) [对应学生用书P51] 探究点一　理想变压器的特点及原理 　如图所示，一蓄电池连接在低压交流变压器上，闭合开关会观察到灯泡瞬间发光，然后熄灭，你能解释这种现象发生的原因吗？ 提示　恒定电压加在原线圈上瞬间，原线圈内的磁通量发生变化，副线圈中的磁通量也发生变化，由E＝n 知，副线圈中有感应电动势，灯泡闪亮，之后原线圈中电流恒定，线圈内的磁通量恒定不变，副线圈中无感应电动势，因而灯泡熄灭． 1．理想变压器的特点 (1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量． (2)变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈中的磁通量无差别． (3)变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率． (4)原、副线圈中的交变电流的周期T和频率f相同． 2．工作原理 变压器的变压原理是电磁感应．如图所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生变化的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势．若副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生变化的磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．由于互感现象，原、副线圈间虽然不相连，但电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈．其能量转换方式为原线圈电能→磁场能→副线圈电能． 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等 C．穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势 D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 C　[通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，原、副线圈中的磁通量总相等，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为副线圈的电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D错误．] [易错警示]　理想变压器的三点注意事项 (1)变压器不能改变直流电压． (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率． (3)理想变压器本身不消耗能量． [训练1]　下列关于变压器的说法正确的是(　　) A．变压器工作的基础是自感现象 B．在原线圈中，电能转化为磁场能 C．电能能够从原线圈传递到副线圈，是因为原、副线圈通过导线连在一起 D．变压器对恒定电流也能变压 B　[变压器工作的基础是原、副线圈的互感现象，并不是自感现象，在原线圈中电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化为电能，电能是通过磁场从原线圈传递到副线圈的，变压器只能对变化的电流有变压作用，综上所述，只有B正确．] [训练2]　(多选)理