(讲义)第3章 第3节 变压器-【提分教练】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 1．了解变压器的构造及工作原理。 2．通过实验探究，得到电压、电流与匝数的关系。 3．能够利用变压比、变流比定性和定量分析有关变压器的实际问题。 知识点一　认识变压器 1．用途：改变交流电压的设备。 2．构造：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。 (1)原线圈：与电源相连的线圈(也叫初级线圈)。 (2)副线圈：与负载相连的线圈(也叫次级线圈)。 3．原理：变压器工作的基础是电磁感应现象，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不仅穿过原线圈，也穿过副线圈，所以在副线圈中产生感应电动势。 知识点二　探究变压器电压与线圈匝数的关系 1．实验目的：探究变压器电压与线圈匝数的定量关系。 2．实验器材：可拆变压器、低压交流电源、交流电压表、带夹的导线。 3．实验步骤 (1)要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压表的最大量程进行测量。 (2)把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯。 (3)用交流电压表测量输入、输出电压。 (4)改变输入端电压，重新测量输入、输出端电压，记录在设计好的表格内。 项目 1 2 3 4 5 6 U1 U2 n1 n2 (5)改变线圈匝数，重新测量输入、输出端电压，记录在上面设计好的表格内。 4．注意事项 (1)在改变低压交流电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。 (2)为了人身安全，低压交流电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的导线和接线柱。 (3)为了多用电表的安全，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。 知识点三　理想变压器原、副线圈基本量的关系 1．铜损和铁损 (1)铜损：变压器的线圈有内阻，电流通过时发热所损失的能量。 (2)铁损：铁芯在交变磁场中反复磁化，产生涡流，使铁芯发热所损失的能量。 2．理想变压器：忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器。 3．电压与匝数关系：原、副线圈的电压之比等于这两个线圈的匝数之比，即＝。 4．功率关系：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。 5．电流与匝数关系：原、副线圈中的电流跟它们的匝数成反比，即＝。 6．两类变压器：n2>n1，能使电压升高的变压器叫作升压变压器；n2<n1，能使电压降低的变压器叫作降压变压器。 1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压。 (√) (2)实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器。 (√) (3)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率。 (×) (4)理想变压器是客观存在的。 (×) (5)＝适用于任何理想变压器。 (√) 2．(多选)理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有(　　) A．交流电的频率　 B．磁通量的变化率 C．功率　 D．交流电的峰值 ABC　[理想变压器没有漏磁，没有能量损失，所以原、副线圈中磁通量变化率相同，原、副线圈中功率相同，B、C正确；变压器能改变交流电的峰值但不改变交流电的频率，A正确，D错误。] 3．一个含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R＝10 Ω。当原线圈接320 V的交流电压时，原线圈中电流为2 A，则变压器原、副线圈匝数比为(　　) A．2∶1　 B．1∶2 C．4∶1　 D．1∶4 C　[输入功率等于输出功率，大小为P＝U1I1＝640 W，根据P＝，输出电压为U2＝80 V，则变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2＝U1∶U2＝4∶1，故选C。] (1)在课外，某同学在进行低压交流变压器实验的准备工作时，发现缺少电源，于是就用一种摩托车的蓄电池代替，按图所示进行实验。闭合开关后，灯泡是否发光？解释出现这种现象的原因。 提示：因蓄电池是直流电源，向外输出恒定电压，故连接到副线圈上的小灯泡不会发光。原因：恒定电压加在原线圈上后，线圈内的磁通量不发生变化，因而副线圈中的磁通量也不发生变化，所以E＝n＝0。故副线圈中无感应电动势。 (2)学生电源(低压交流12 V)，可拆变压器，多用表(交流电压挡)，电路图如图所示。对于理想变压器，在只有一组副线圈的情况下，原线圈和副线圈的电流跟它们的匝数的关系是什么？ 提示：＝。因为P1＝P2，即I1U1＝I2U2，又＝，所以推导出＝。 　对变压器原理的理解 1．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、副线圈中都会产生感应电动势。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中