第三章 第三节　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（粤教版2019）

第三节　变压器 课程内容要求 核心素养提炼 通过实验，探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1．物理观念：了解理想变压器的概念，解释自然现象，解决实际问题． 2．科学思维：通过科学方法(理想法)进行分析，获得结论． 3．科学探究：实验探究电压、电流与匝数的关系． 4．科学态度与责任：让学生体会通过实验得出的结论在实际问题中的应用 [对应学生用书P72] 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．变压器的工作原理：变压器工作的基本原理是互感现象，电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈，也同时穿过副线圈，由于电流的大小，方向在不断变化，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，不改变(选填“改变”或“不改变”)交变电流的周期和频率． [思考] 为什么变压器不能改变恒定电流的电压？ 提示　变压器的变压原理是互感现象．若通过原线圈的电流为恒定电流，则在铁芯中激发的磁场为恒定磁场，副线圈中无感应电动势产生，因此变压器不能改变恒定电流的电压． 1．实验器材 两只多用电表、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器(如图甲)、导线若干． 2．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． 3．实验结论 实验分析表明，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝. 4．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． 5．实验误差分析 实验中的误差主要是： ①实验所用变压器存在各种损耗； ②多用电表的读数存在误差． 1．电压关系：＝ 当n2>n1时，U2>U1，这种变压器使电压升高，是升压变压器．当n2<n1时，U2<U1，这种变压器使电压降低，是降压变压器． 2．功率关系 对于理想变压器，不考虑能量的损失，输入功率等于输出功率，即P1＝P2． 3．电流关系 ＝． [判断] (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)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．(×) (4)变压器原线圈相对电源而言起负载作用，而副线圈相对负载而言起电源作用．(√) [对应学生用书P73] 探究点一　探究变压器的电压与匝数的关系 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中． (1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是________． A．为了保证人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V B．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源 C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱 D．为了保证多用表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测 (2)某实验小组通过实验，记录的数据如下表： 原线圈匝数n1(匝) 100 200 400 400 副线圈匝数n2(匝) 400 400 200 800 原线圈两端的电压U1(V) 1.96 4.90 8.00 4.86 副线圈两端的电压U2(V) 7.80 9.76 3.90 9.64 通过分析实验数据可得出的实验结论是___________________________． 解析　(1)变压器改变的是交流电压，因此为了保证人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，A错误；实验通电前必须要先检查电路是否正确，通电时用手接触裸露的导线、接线柱等，会将人体并联入电路中，导致所测数据不准确，同时也有安全隐患，B、C错误；使用多用电表测电压时，先用最高量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故D正确． (2)分析每组实验数据，可知与的值近似相等，可得出的实验结论是，在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比． 答案　(1)D (2)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比 [训练1]　在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)实验室中有下列器材： A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈