第三章 第三节 变压器-【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（人教版 ）

第三节 变压器　　　　　　► 对应学生用书P54 课标要求 核心素养 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：理解互感现象和变压器的工作原理。 2．科学思维：掌握理想变压器的电压与匝数的关系及应用；掌握理想变压器的功率关系，导出原、副线圈中的电流关系并掌握其应用。 3．科学态度与责任：有学习和研究变压器的兴趣和内在动机。 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 　　　　　　　　　　　　　　　　 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线圈组成，如图所示。 (1)原线圈：与交流电源连接的线圈，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。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。 4．注意 (1)变压器不改变交变电流的周期和频率。 (2)变压器只对变化的电流起作用，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。 二、 电压与匝数的关系 1．理想变压器 (1)定义：没有能量损失的变压器。 (2)特点 ①变压器铁芯内无漏磁。 ②原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热。 ③铁芯中不产生涡流。 2．原、副线圈的电压关系 (1)对理想变压器，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1，E2＝n2，所以＝。 (2)由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2 ＝E2，所以＝。当有多组线圈时，则有＝＝… 3．两类变压器 (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。 【概念辨析·试身手】 (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)理想变压器原、副线圈中每匝线圈中磁通量的变化率相同。(√) (5)理想变压器的输入和输出功率相等。(√) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 理想变压器的基本关系 　　　　　　　　　　　　　　　　 【要点培优】 1．电压关系：U1∶U2∶U3…＝n1∶n2∶n3…或＝＝… 2．功率关系：输入功率等于输出功率，即P入＝P出，U1I1＝U2I2。 3．电流关系：由功率关系可知，当只有一个副线圈时，＝＝；当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3…，I1n1＝I2n2＋I3n3… 4．原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同。 提醒：变压器中提到的电压关系、电流关系、电路中电表的示数等，指的都是交流电的有效值。 [思考·探究] 1.互感现象是变压器的工作基础。 探究：变压器能改变恒定电流的电压吗？为什么？ 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。 2．如图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。 探究：灯泡为什么会发光？ 提示：当左侧线圈加上交流电压时，左侧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，在右侧线圈中会产生感应电动势，右侧线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。 【应用培优】 [例1] 如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，原线圈两端接交流电源，已知电阻R＝5 Ω，电压表的读数为100 V，则(　　 ) A．原、副线圈中电流频率之比f1∶f2＝10∶1 B．电流表A2的读数为2 A C.原、副线圈内交变电流之比I1∶I2＝10∶1 D．变压器输入功率为200 W 解析：选B。变压器不改变频率，所以原、副线圈中电流频率之比f1∶f2＝1∶1，A错误；根据变压器的电压规律得U′＝U＝10 V，电流表A2的读数I2＝＝2 A，B正确；根据变压器的电流规律得I1∶I2＝1∶10，C错误；根据能量守恒得变压器输入功率P＝I2U′＝20 W，D错误。 [训练]1.随着科技的进步，温室气体逐渐增多，造成全球变暖，人们开始意识到节能减排的重要性。图甲所示的是某款家用式变频空调，其内部的交流变频器可以在一定范围内调节供电频率，从而改变交流电动机的转速。变频空调开始工作时，当室内温度降至设定温度后，交流电动机处于低速持续运转状态，维持室温基本不变，从而达到节能减排的效果。图乙所示的是