第三章 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（人教版）

第2课时　变压器 [学习目标要求]　1.知道变压器的构造以及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理。2.掌握变压器原、副线圈中电压、电流及功率的关系，并能用其解决基本问题。3.了解变压器在实际中的应用。 　变压器的原理 1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，也叫初级线圈；与负载连接的线圈叫作副线圈，也叫次级线圈。 2．原理：互感现象是变压器的工作基础。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，在输入的电压一定时，原、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压也不一样。 [想一想] 变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。如图所示为一小区的降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则哪个线圈应该使用较粗的导线？ 提示：副线圈应该使用较粗的导线。 　电压与匝数的关系 1．理想变压器：没有能量损耗的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型。 (1)原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”。 (2)原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”。 (3)闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”。 2．电压关系：理想变压器的原、副线圈电压之比，等于原、副线圈的匝数之比。公式：＝。 3．变压器效率：变压器的输出功率与输入功率之比。 4．两类变压器 (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。 5．变压器电能输送：变压器输送电能是利用了电磁感应。 [判一判] 　(1)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。(√) (2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高。(×) (3)理想变压器不仅能改变交变电流的电压和电流，也能改变交变电流的功率和频率。(×) (4)理想变压器的输入和输出功率相等。(√) 学习任务一　变压器的工作原理 [导学探究] 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，接通电源，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)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？为什么？ 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，在右线圈中会产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。 (2)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势。 [思维深化] 变压器的工作原理图如图所示。 说明：(1)变压器不改变交变电流的周期和频率。 (2)变压器只对交变电流起作用，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。 　(多选)关于理想变压器构造和工作原理，以下说法正确的是(　　) A．原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能 B．铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险 C．变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小 D．当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出 解析：AC　铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B错误；变压器对恒定电流不起作用，D错误。 [针对训练] 1．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．穿过副线圈的磁通量的变化使得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：C　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；理想变压器无漏磁，原、副线圈的磁通量相等，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电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，电流不通过铁芯，故D错误。 学习任务二　理想变压器的基本关系 [思维深化] 1．电压关系 (1)只有一个副线圈时，＝。 当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器； 当n2<n1时，U2<U1，变压器使电压降低，是降压变压器。 (2)有多个副线圈时，＝＝＝…。 2．功率关系 从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出。 3．电流关系 (1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或＝。 (2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。 　(多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为11∶1，电路中灯泡电阻R＝10 Ω，