第三章3 变压器-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

3　变压器 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理。 2.掌握理想变压器的基本关系，并能用它解决相关问题。 3.能够利用闭合电路欧姆定律结合理想变压器的基本关系对电路动态分析。 1.核心素养 (1)利用能量观点分析变压器的变压过程。 (2)知道理想变压器是一种理想化物理模型。 2.关键能力 物理建模能力和分析推理能力。 授课提示：对应学生用书第86页 一 变压器的原理 1．变压器的构造 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。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。 (3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。 二 电压与匝数的关系 1．理想变压器 (1)定义：没有能量损耗的变压器。 (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。 2．原、副线圈的电压关系 (1)对理想变压器，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1，E2＝n2，所以＝。 (2)由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以＝。当有多组线圈时，则有＝＝＝… 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。 自主评价———————————————————— 1．判断正误 (1)在实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器。(√) (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)理想变压器是客观存在的。(×) (4)＝适用于任何理想变压器。(√) 2．如图所示的四个电路，能够实现降压的是(　　) 解析：变压器只能对交变电流变压，不能对直流变压，A、B错误；由于电压与线圈匝数成正比，所以D能实现升压，C能实现降压。故选C。 答案：C 3．如图所示为理想变压器供电的电路，若将开关S闭合，则电流表A1的示数将__________，电流表A2的示数将__________，电流表A3的示数将__________，电压表V的示数将__________。(均选填“变大”“变小”或“不变”) 解析：由＝可知，电压表V的示数不变。闭合开关S后，R1与R2并联，负载电阻R变小，I2＝，所以电流表A2的示数变大。由于U2、R1未变，IR1＝，所以电流表A1的示数不变。根据I1U1＝I2U2，因为U2不变，I2变大，U1不变，所以I1变大，即电流表A3的示数变大。 答案：不变　变大　变大　不变 授课提示：对应学生用书第87页 　变压器的原理及电压与匝数的关系 　如图所示，一蓄电池连接在低压交流变压器上，闭合开关会观察到瞬间灯泡发光，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，线圈内的磁通量发生变化，因而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，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，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，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。 1．变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用。 2．变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的，但原、副线圈中磁通量的变化情况完全一致，故变压器不能改变交变电流的频率。 3．理想变压器本身不消耗能量。　 　关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) A．通有正弦式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