第3章 第3节 变压器(Word教师用书)-【状元桥·优质课堂】2022-2023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 [学习目标] 1.知道变压器的工作原理和理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，会用能量的观点理解变压器的工作原理(物理观念).2.经历探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的过程，以提高科学探究的能力(科学探究).3.掌握变压器的原理，会解答具有多个副线圈的变压器问题(科学思维).4.在实验中养成避免触电和安全使用电表的习惯，养成尊重实验数据的严谨科学态度(科学态度与责任)． 知识点一　变压器的原理 1．构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成． (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：互感现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，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，不改变交变电流的周期和频率． 4．注意 (1)变压器不改变交变电流的周期和频率． (2)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用． 5．理想变压器 (1)定义：没有能量损失的变压器． (2)特点 ①变压器铁芯内无漏磁． ②原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热． ③铁芯中不产生涡流． 知识点二　电压与匝数的关系 1．原、副线圈的电压关系 (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，即＝. (2)当有多组线圈时，则有＝＝＝… 2．两类变压器 (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． 1．判断下列说法的正误． (1)变压器能改变交变电流的电压，也能改变直流电的电压．(×) (2)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率．(×) (3)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．(×) (4)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失．(×) 2．(多选)理想变压器工作时，原线圈输入与副线圈输出的物理量一定相同的是(　　) A．电压有效值 B．电流有效值 C．交流电频率 D．电功率 答案　CD 解析　理想变压器只能改变电压、电流，并且不损耗能量，所以电功率不变化；输出频率和输入频率都与铁芯中磁场变化的频率相同，选项C、D正确. 考点一　变压器的工作原理 【例题1】 如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为(　　) A．3 mA B．0 C．48 mA D．与负载R的值有关 思维导引：(1)导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流；(2)穿过原线圈的磁通量不变化，则在副线圈中的磁通量也不变化，因此无感应电动势产生． 答案　B 解析　导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过副线圈的磁通量变化，在副线圈上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过，选项B正确． 1．变压器工作的基础是互感现象，它是改变交流电压的设备． 2．变压器只改变交流电压，不改变交流电的周期和频率． 【变式1】 (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 答案　AD 解析　由变压器的结构图可知，M为闭合的铁芯，选项A正确；由题意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错误；铁芯提供闭合的磁路，使电能先转化成磁场能，再在副线圈中转化成电能，选项C错误；变压器工作的基础是互感现象，也即电磁感应原理，选项D正确． 考点二　理想变压器几个制约关系的理解 【例题2】 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．电流表的示数为 A C．电源输出功率为1 200 W D．原线圈的端电压为11 V 思维导引：(1)由灯泡中的电流，结合＝求原线圈中的电流；(2)不作说明时，电压和电流均指有效值；(3)理想变压器的输入功率等于输出功率；(4)由＝求原线圈的端电压． 答案　A 解析　由题意知流经副线圈的电流I2＝ A＝ A，则电流表的示数为I1＝ A，选项A正确，B错误；因为是理想变压器，故电源输出的功率等于灯泡消耗的功率，选项C错误；由U1＝×220 V＝4 400 V知，选项D错误． 变压器问题中常见的几种关系 1．电压关系 U1∶U2∶U3∶…＝n1∶