第三章 第3节　变压器（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第3节　变压器 课程内容要求 核心素养提炼 1．了解变压器的构造及工作原理． 2．掌握理想变压器的电压与匝数的关系及其应用． 3．会推导理想变压器原、副线圈中的电流关系． 4．应用理想变压器解决实际问题． 1．物理观念：借助原线圈、副线圈等概念，体会物理观念的形成过程． 2．科学思维：通过对理想变压器电压与匝数的关系的应用，体会建立物理模型的重要意义． 3．科学探究：通过探究原、副线圈电压与匝数的关系，体会科学探究在总结物理规律过程中的作用． 4．科学态度与责任：通过变压器在生产、生活中的应用，体会科技对社会发展的推动作用． [对应学生用书P54] 1．变压器的构造 变压器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．电流通过原线圈时在铁芯中激发交变的磁场，交变的磁感线穿过原线圈也穿过副线圈，在原、副线圈中都产生感应电动势． 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． [思考] 如果将变压器的原线圈接到直流电源(如干电池)上，在副线圈上还能输出电压吗？ 提示　不能．变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直流电源时，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会有感应电动势产生． 1．实验探究： (1)实验电路图 (2)实验器材：可拆变压器、学生电源、交流电表、导线． (3)实验采用控制变量法 ①n1一定，研究n2和U2的关系． ②n2一定，研究n1和U2的关系． 2．理想变压器：严格满足“各组线圈的电压U与匝数n之比都为一个常量，即＝C(C为常量)”关系的变压器．注：实际的变压器工作时有能量损失． 3．电压与匝数的关系：理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比． 4．两类变压器 (1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器． (2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器． 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在高压交流电路中 串联在被测交流电路中 副线圈的连接 连接交流电压表(且接地) 连接交流电流表(且接地) 互感器的作用 将高电压变为低电压 将大电流变成小电流 [判断]　(对的画“√”，错的画“×”) 　(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比．(　√　) (2)实际变压器输入功率一定大于输出功率.(　√　) (3)学校中用的变压器工作时没有能量损失.(　×　) [对应学生用书P55] 探究点一　理想变压器的特点及原理 如图所示，一蓄电池连接在低压交流变压器上，闭合开关会观察到灯泡瞬间发光，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，原线圈内的磁通量发生变化，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，副线圈中无感应电动势，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)变压器无漏磁，交变电流产生的磁场的磁感线全部都在铁芯内，穿过原、副线圈中的磁通量无差别． (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、副线圈中的交变电流的周期T和频率f相同． 2．变压器的工作原理 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．若副线圈是闭合的，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的磁通量，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，但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． 关于理想变压器的工作原理，下列说法正确的是(　　) A．通有正弦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 C　[通有正弦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、副线圈中的磁通量总相等，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．] [易错警示]　理想变压器的三点注意事项 (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周期、频率． (3)理想变压器本身不消耗能量． [训练1]　下列关