第3章 第3节 第2课时　变压器的工作原理及应用-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

第2课时　变压器的工作原理及应用 【核心素养目标】 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。 科学思维 通过科学方法(理想法)进行分析，获得结论。 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。 一、变压器的原理 1．变压器的构造 由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈组成，如图所示。 (1)原线圈：线圈与交流电源连接，也叫初级线圈。 (2)副线圈：线圈与负载连接，也叫次级线圈。 2．原理：互感现象是变压器的工作基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化，在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感应电动势。 3．作用：改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率。 4．理想变压器：没有能量损耗的变压器叫理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。 二、电压与匝数的关系 1．原、副线圈的电压关系：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，即＝。 2．两类变压器 (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。 1．判断正误 (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)变压器能改变交变电流的电压，也能改变恒定电流的电压。(　×　) (4)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。(　×　) (5)理想变压器的输入和输出功率相等。(　√　) 2．链接实景 如果将变压器的原线圈接到直流电源上，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，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。 学生用书第79页 知识点一　理想变压器的特点及规律 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)通过开关连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连接到小灯泡的两端。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)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？如果不相等，与什么因素有关？ 提示：　(1)当左边线圈接上交流电源时，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，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。 (2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率都相同，若左边匝数为n1，则U1＝E1＝n1，若右边线圈匝数为n2，则U2＝E2＝n2，故有＝；若忽略左边线圈的电阻，则有U1＝U电源，这样看来只要n1≠n2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等。小灯泡两端的电压，即副线圈两端的电压与原、副线圈匝数比有关。 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(如涡流)，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。 2．工作原理 3．理想变压器的变压(变流)规律 — 规律表示 依据 备注 变压规律 ＝＝… E＝n 适用于一个副线圈及多个副线圈的情况 功率关系 P入＝P出 能量守恒 适用于理想变压器 变流规律 ＝ U1I1＝U2I2 适用于一个原线圈及一个副线圈的情况 n1I1＝n2I2＋n3I3＋… U1I1＝U2I2＋U3I3＋… 适用于一个原线圈及多个副线圈的情况 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，两个标有“12 V　6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想的电表)的示数分别是(　　) A．120 V，0.10 A B．240 V，0.025 A C．120 V，0.05 A D．240 V，0.05 A [审题指导]　解答本题时可按以下思路分析： D　[灯泡正常发光，U2＝12 V，根据＝代入数据解得U1＝240 V；两个灯泡均正常发光，I2＝2＝1 A，根据＝代入数据解得I1＝0.05 A，故D正确。] 学生用书第80页 特别提醒 关于变压器关系式的两点说明 (1)对于公式＝，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的。 (2)由＝知，对于只有一个副线圈的变压器，电流与匝数成反比。因此，变压器高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制。　　 针对练1.(2022·广东肇庆高二期末)如图甲所示为一含有理想变压器的电路，理想变压器的原线圈接如图乙所示正弦交流电源，副线圈电路中小灯泡规格为“6 V