3.3变压器-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第二册）

选择性必修二学案 第三章 交变电流 3　变压器 一、新课标要求 1．了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解互感现象和变压器的工作原理。 2．理解理想变压器的匝数与电压和电流的关系，并能用其解决基本问题。 3．理解理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系。 二、科学素养要求 1.物理观念：变压器。 2.科学思维：体会理想变压器的匝数与电压和电流的关系，培养归纳总结、分析推理能力。 3.科学探究：通过变压器探究，得出理想变压器的匝数与电压和电流的关系。 4.科学态度与责任：培养科学精神和实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。 三、教材研习 知识点一　变压器的原理 [情境导学] 如图所示，把两个线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上，小灯泡能发光。 (1)闭合铁芯的作用是什么？ (2)两个线圈并没有直接接触，小灯泡为什么能发光？ 提示：(1)闭合铁芯的作用是形成一个闭合磁路，使原、副线圈的磁通量变化情况基本相同。 (2)原线圈中变化的电流在铁芯中产生变化的磁场，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，进而有感应电流，使小灯泡发光。 [知识梳理] 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．变压器的工作原理 变压器工作的基础是互感现象。电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，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。 4．理想变压器 没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)变压器中一个线圈与交流电源连接，叫原线圈，也叫初级线圈。(√) (2)变压器中闭合铁芯是由很薄的硅钢片叠合而成。(√) (3)变压器的两个线圈间是绝缘的，但通过磁场联系在一起，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。(√) (4)变压器既能改变交变电流的电压，也能改变恒定电流的电压。(×) 2．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比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的示数为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 知识点二　电压与匝数的关系 [情境导学] 某同学在探究变压器电压与匝数关系时，发现缺少电源，于是就用一个蓄电池代替。他能在实验中观察到什么现象？为什么？ 提示：无论如何调整副线圈或原线圈匝数，副线圈两端的电压总是0。因为蓄电池输出的是恒定电流，恒定电流通过变压器的原线圈时，电流的大小方向不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变，因此副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压。 [知识梳理] 1．电压与匝数的关系 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＝。 2．两类变压器 副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器。 3．变压器的效率 变压器的输出功率与输入功率之比，叫作变压器的效率。 [初试小题] 1．判断正误。 (1)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。(×) (2)实际变压器的效率都比较高，可以近似看成理想变压器。(√) (3)＝适用于任何变压器。(×) (4)变压器可以升压也可以降压。(√) 【答案】（1）× （2）√ （3）× （4）√ 2．某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V时，输出电压(　　) A．降低2 V B．增加2 V C．降低200 V D．增加200 V 四、要点突破 要点一 理想变压器的特点及规律 [问题探究] 变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，哪个线圈应该使用较粗的导线？为什么？ 提示：副线圈，因为副线圈中电流大于原线圈的电流。 [要点归纳] 1．工作原理 2．基本规律 (1)电压关系：＝。当有n组线圈时，则有 ＝＝＝…。 (2)功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，P入＝P出。 (3)电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2，得＝＝。当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…。 [例题1]　如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，两个标有“12 V 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的电表)的示数分别是(