第3章 第3节 变压器 （课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第3节　变压器 核心 素养 导学 物理观念 (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。 (2)知道理想变压器是忽略了能量损失的一种理想模型。 (3)了解电压互感器和电流互感器的原理及应用。 科学思维 (1)会推导理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系。 (2)会用能量的观点理解变压器的工作原理。 科学探究 实验探究原、副线圈电压、电流与匝数的关系。 科学态度与责任 (1)进一步体会建立理想模型的思维方法。 (2)养成实验中注意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。 一、变压器的结构与原理 1．变压器的结构 (1)如图甲所示，变压器由闭合的_____和绕在铁芯上的两个______组成，其中闭合铁芯由表面涂有绝缘漆的_______叠加而成，线圈一般用高强度的漆包线绕制。在电路中，变压器的符号如图乙所示。 (2)原线圈与副线圈：一个线圈与交流电电源连接，叫作______，也叫_________；另一个线圈与负载连接，叫作_______，也叫__________。 铁芯 线圈 硅钢片 原线圈 初级线圈 副线圈 次级线圈 2．原理：_____现象是变压器工作的基础，原线圈中的电流的大小、方向不断变化，铁芯中的____也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生__________，所以副线圈能输出电流。 互感 磁场 感应电动势 匝数 3．两类变压器 (1)降压变压器：_______的电压比_______电压低的变压器。 (2)升压变压器：________的电压比________电压高的变压器。 4．发展空间：理想变压器功率、电流与匝数的关系 副线圈 原线圈 副线圈 原线圈 P1＝P2 1.观察如图所示的可拆变压器，判断下列说法正误。 (1)变压器的原、副线圈没有导线连接，副线圈不能输出电流。 ( ) (2)变压器的两个线圈之间是通过磁场联系在一起的，两个线圈间是绝缘的。( ) (3)原、副线圈都绕在同一闭合铁芯上。 ( ) × √ √ 2．观察如图所示的两个变压器，哪一个是降压变压器？ 提示：题图乙表示的是降压变压器。 3．利用控制变量法，在原线圈输入电压U1一定，原线圈匝数n1不变时，研究副线圈上的电压U2与对应匝数n2的关系；再研究在副线圈匝数n2不变时，副线圈上的电压U2与对应原线圈匝数n1的关系。 判断下列说法正误： (1)U1、n1一定时，若n2增大，U2也一定增大。 ( ) (2)U1、n2一定时，若n1增大，U2也一定增大。 ( ) (3)n1、n2一定时，若U1增大，则U2一定减小。 ( ) √ × × 新知学习(一)|理想变压器的基本原理 [任务驱动] 如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上。连接电路，闭合开关，小灯泡能发光。 (1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？ (2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？ (3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？ 提示：(1)当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。 (2)不相等。 (3)不发光。　　　　 [重点释解] 1．工作原理 [典例体验] [典例]　某同学设计了一个充电装置，如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2 s，电压最大值为0.05 V。理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是 (　 ) A．交流电的频率为10 Hz B．副线圈两端电压最大值为3 V C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 [针对训练] 1．理想变压器的原线圈匝数不变，原线圈接入电压有效值恒定的交流电，则副线圈的 (　 ) A．匝数越少，输出电压越高 B．匝数越多，输出电压越高 C．输出功率比输入功率小 D．输出功率比输入功率大 解析：原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，A错误，B正确；理想变压器的输入功率和输出功率相等，C、D错误。 答案：B　 [典例体验] [典例]　如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中 (　 ) A．电流表A1示数减小 B．电流表A2示数增大 C．原线圈输入功率先增大后减小 D．定值电阻R消耗的功率先减小后增大 /方法技巧/ 理想变压器动态分析方法 (1)抓住三个决定