3.3变压器-2023-2024学年高二物理备课必备讲义（人教版2019选择性必修第二册）

第三章 交变电流 第3节 变压器 【科技前沿】变压器升压的应用 1. 电力输变电领域 在电力输变电领域中，变压器扮演着关键的角色。当电能从发电厂输送到城市或乡村时，需要经过一系列的变电站，而变压器则用于提高输电过程中的电压，以减少输电损耗。通过升高电压，电能可以在输送过程中减少电流的大小，从而减小线路损耗，提高整个电力系统的效率。 2. 工业领域 在工业领域中，往往需要根据不同设备的电压需求进行调节。变压器的使用可以将低压电能转换为高压电能或反之，满足不同设备的要求。特别是在一些大型设备或机械的驱动过程中，对电能的稳定输出是至关重要的。而升压变压器的使用可以有效地提高电能利用率，并保证设备正常运行。 【核心素养目标】 物理观念 了解变压器的构造及工作原理. 科学思维 掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系． 科学探究 通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系.3 科学态度与责任 通过变压器知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　变压器的原理 【情境导入】 1．把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上。接通电源，我们会看到小灯泡发光，结合实验现象思考变压器的原、副线圈没有连在一起，原线圈中的电流是如何“流到”副线圈中去的？ 2．探究分析变压器中闭合铁芯的作用是什么？ 【知识梳理】 1．构造：由 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 ，与负载连接的线圈叫作 ． 2．原理： 现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，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 ． 【重难诠释】 1．变压器的构造 变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成，其构造示意图与电路中的符号分别如图甲、乙所示． 2．变压器的工作原理图 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． 【典例精析】例1．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，采用如图所示的可拆式变压器进行研究，已知铁芯是由彼此绝缘的硅钢片平行叠压而成，为了尽量减小传递过程中的能量损失，在实验中，作为横挡的铁芯Q的硅钢片叠压方式及放置方法的最佳设计为下图的（　　）    A．     B．   C．   D．   知识点二　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 【重难诠释】 1．实验思路 交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压．线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系． 2．实验器材 多用电表、可拆变压器(如图甲)、学生电源、开关、导线若干 3．实验步骤 (1)按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数． (2)接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中． (3)保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值． (4)保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值． 4．实验结论 实验分析表明，在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝. 5．注意事项 (1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作． (2)为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱． (3)为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量． 【典例精析】 例2．某小组用如图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示。在铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为匝和匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交流电压表测得原、副线圈两端的电压分别为10V和0.8V，这与其他小组的正确实验结论明显不一致。对于这个小组实验结论出现明显偏差的原因，最有可能的是（　　） A．原线圈的电阻过大 B．副线圈的电阻太小 C．副线圈的匝数太少 D．没有将铁芯B安装在铁芯A 知识点三　理想变压器的基本关系 【情境导入】 变压器线圈两端的电压与匝数的关系可以通过实验来探究。 器材：可拆变压器、学生电源、多用电表、导线若干 实验步骤：(1)按图示电路连接电路。 (2)原线圈接6 V低压交流电源，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2＝n1、n1、2n1，用多用电表交流电压挡分别测出副线圈