第3章 4 变压器-2021-2022学年高中物理选修1-1【名师导航】同步Word教参(人教版)

四、变压器 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道变压器的基本构造． 2．理解变压器的工作原理．(难点) 3．学会用变压器原、副线圈的电压与两线圈匝数的关系解决问题．(重点) 4．知道常见的变压器的类型及它们的应用． 一、变压器的结构 1．结构 如图所示，实物是示教变压器，它像各种变压器一样，主要由铁芯和绕在铁芯上的线圈(也叫绕组)两部分组成，铁芯由硅钢片叠合而成，线圈由漆包线绕成． 工作时，变压器的一个线圈跟前一级电路连接，叫做原线圈，也叫初级线圈(初级绕组)；另一个线圈跟下一级电路连接，叫做副线圈，也叫次级线圈(次级绕组)． 2．作用 能改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率． 3．常用符号 如图甲所示，是由闭合铁芯和绕在铁芯上的原、副线圈构成．图乙是变压器的符号． 甲　　　　　乙 二、变压器为什么能改变电压 1．电磁感应现象是变压器的工作基础．当原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化，通过铁芯副线圈中的磁场也在不断变化，于是副线圈内产生了感应电动势． 2．线圈的各匝导线之间是相互串联的，每匝的感应电动势加在一起，就是整个线圈的感应电动势．因此，在同一个铁芯上，哪个线圈的匝数多，哪个线圈的电压就高． 1．思考判断 (1)变压器主要由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成． (√) (2)变压器不但能改变交流电压，也能改变直流电压． (×) (3)变压器的原、副线圈是用导线连接在一起的，所以当原线圈接交流电源时，副线圈有电流输出． (×) (4)变压器的工作原理是电磁感应． (√) (5)变压器副线圈匝数多，则副线圈的电压高． (√) (6)变压器的输入功率决定输出功率，有P入＝P出． (×) 2．下面可以将电压升高供给家用电灯的变压器是(　　) C　[电压升高，原线圈的匝数要少于副线圈的匝数，要接交流电，接直流电时变压器不工作，故C正确．] 3．(多选)如图所示为变压器的示意图，它被用来升高发电机的输出电压，下列说法中正确的是(　　) A．图中M是闭合的铁芯 B．发电机应与线圈Ⅰ相连，升高后的电压由c、d两端输出 C．电流以铁芯为通路从一个线圈流到另一个线圈 D．变压器是根据电磁感应原理工作的 AD　[由题设知该变压器为升压变压器，所以原线圈匝数小于副线圈匝数，故Ⅱ为输入端即接发电机，Ⅰ为输出端，选项B错；铁芯提供闭合的磁路，使电能先变成磁场能再在副线圈中变成电能，所以C项错．故选A、D.] 理想变压器及其工作原理 1.理想变压器的特点 (1)变压器变压时不计能量损失，即输入功率等于输出功率． (2)原、副线圈不计内阻． 因为理想变压器不计一切电磁能量损失，因此，理想变压器的输入功率等于输出功率，一般实际变压器都可以看成是理想变压器． 2．变压器的工作原理 电磁感应现象．当交变电流通过原线圈时，由于电流的大小和方向在不断改变，所以铁芯中的磁场也在不断变化，这样变化的磁场就在副线圈中产生感应电动势，由于原、副线圈匝数不同，所以副线圈中输出的电压与原线圈中的电压不同，这样就达到了改变交流电压的目的． ［跟进训练］ 1．(多选)对一正在工作中的变压器，下列说法正确的是(　　) A．副线圈中的电流是从原线圈中传过来的 B．铁芯是用来导电的 C．副线圈中电流变小，原线圈中的电流也一定减小 D．副线圈相当于一个电源 CD　[原、副线圈及铁芯间都是彼此绝缘的，铁芯是用来导磁的，故A、B错误；由能量守恒知C正确；副线圈把磁场能转化为电能，给用电器提供电压电流，相当于一个电源，D正确．] 理想变压器的规律 1.理想变压器原、副线圈基本量的关系 基本关系 功率关系 P入＝P出 电压关系 ＝，与负载、副线圈的多少无关 频率关系 f1＝f2(变压器不改变交流电的频率) 因果关系 (n1和n2 不变时) (1)由U2＝U1可知U1决定U2，即原线圈两端电压决定副线圈两端的电压 (2)由P入＝P出可知输出功率决定输入功率，功率按需分配 2.变压器的种类 (1)升压变压器：n2＞n1时，U2＞U1，变压器使电压升高，这种变压器叫升压变压器． (2)降压变压器：n2＜n1时，U2＜U1，变压器使电压降低，这种变压器叫降压变压器． 【例】　如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V　60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则(　　) A．电流表的示数为 A B．电源输出功率为1 200 W C．电流表的示数为 A D．原线圈端电压为11 V C　[由灯泡正常发光可知，副线圈电压为220 V，由＝可知，原线圈电压U1＝20×220 V＝4 400 V，选项D错误；又因输入功率等于输出功率，P1