第3章 第3节 第2课时 变压器-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（鲁科版）

第2课时　变压器 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道变压器的构造及几种常见的变压器. 2.理解变压器的工作原理及工作规律. 3.应用变压器电压与匝数的关系求解具体问题. 　变压器的工作原理 1．变压器的构造 (1)变压器：能升高电压或降低电压的设备称为变压器． (2)构造：由闭合的铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈组成，符号如图所示． ①原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈，用符号n1表示． ②副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈，用符号n2表示． ③输入电压：原线圈两端的电压，用符号U1表示． ④输出电压：副线圈两端的电压，用符号U2表示． 2．原理 (1)如图所示，当原线圈两端加上交变电压时，就有交变电流通过原线圈，并在铁芯中产生交变的磁场，铁芯中的磁通量发生变化，这个变化的磁通量在副线圈两端产生感应电动势． (2)如果变压器在传输电能的过程中损失的能量很小，可以忽略不计，这种变压器就称为理想变压器． 交变电流通过变压器改变电压，而频率是否会发生改变？ 提示：频率不发生改变，这是因为原线圈中电流产生的变化磁场以不变的频率通过副线圈而使副线圈产生同频率的感应电流． 　理想变压器的电压与线圈匝数的关系 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两个线圈的匝数之比，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． (1)理想变压器一定有＝；＝.(×) (2)升压变压器的副线圈电压高、电流大．(×) (3)对于两个副线圈的变压器，电压仍与匝数成正比．(√) (4)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．(×) 　理想变压器的特点及原理 [思考探究] 在课外，某同学在进行低压交流变压器实验的准备工作时，发现缺少电源，于是就用一种摩托车的蓄电池代替，按图所示进行实验． (1)闭合电键，待电路稳定后，灯泡是否发光？ 提示：因蓄电池是直流电源，向外输出恒定电压，故连接到副线圈上的小灯泡不会发光． (2)解释出现这种现象的原因． 提示：原因是：恒定电压加在原线圈上后，线圈内的磁通量不发生变化，因而副线圈中的磁通量也不发生变化，所以E＝n＝0.故副线圈中无感应电动势． [思维深化] 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． 2．工作原理 (1)原线圈上通有交变电流时，铁芯中产生交变磁场，即在副线圈中产生交变磁通量，从而在副线圈中产生交变电动势；当副线圈接负载时，副线圈相当于交流电源向外界负载供电． (2)从能量转化角度看，变压器是把电能转化为磁场能，再将磁场能转化为电能的装置，一般地说，经过转化后电压、电流均发生了变化． 　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 C．穿过副线圈磁通量的变化使副线圈产生感应电动势 D．原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 【解析】　通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，原、副线圈的磁通量总相等，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为副线圈的电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D错误． 【答案】　C 理想变压器的四点注意 (1)变压器不能改变直流电压． (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率． (3)理想变压器本身不消耗能量． (4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值． [针对训练] 1．下列关于变压器的说法正确的是(　　) A．变压器工作的基础是自感现象 B．在原线圈中，电能转化为磁场能 C．电能能够从原线圈传递到副线圈，是因为原、副线圈通过导线连在一起 D．变压器对恒定电流也能变压 解析：选B.变压器工作的基础是原、副线圈的互相感应，并不是自感现象，在原线圈中电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化成电能，电能是通过磁场从原线圈传递到副线圈的，变压器只能对变化的电流有变压作用，综上所述，只有B正确． 　理想变压器的基本关系及应用 [思考探究] 学生电源(低压交流12 V)，可拆变压器，多用表(交流电压挡)，电路图如图所示．对于理想变压器，只有一组副线圈的情况下，原线圈和副线圈的电流跟它们的匝数的关系是怎样的？ 提示：＝.因为P1＝P2，即I1U1＝I2U2，又＝，所以推导出＝. [思维深化] 1．电压关系 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＝.