3.变压器 课件-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

3.变压器 人教版（2019）高中物理选择性必修第二册 第三章交变电流 课程标准 核心素养 1.经历探究变压器原，副线圈电压与匝数的关系过程，提高科学探究的能力。 科学探究 2.从能量转化，传输和守恒的角度建立建立理想变压器模型。 物理观念 科学思维 3.用电磁感应规律推导变压器原，副线圈电压与匝数的关系。 科学思维 4.实验中要养成避免触电和安全使用电表的习惯，养成尊重实验数据的严谨科学态度。 科学态度与责任 教学目标 问题： 生产生活中有各种变压器，有的把低压升为高压，有的把高压降为低压。变压器是如何改变电压的呢？ 手机充电器得变压器 电视机中的变压器 一.变压器的原理 变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。 1.原线圈或初级线圈：与交流电源连接； 2.副线圈或次级线圈：与负载连接； 3.铁芯：相互绝缘的硅钢片叠成。 变压器在电路中的符号 问题： 两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？ 分析： 原线圈中电流变化在铁芯中产生变化的磁场，副线圈磁通量变化产生感应电动势，即副线圈作电源可以对外供电。 实验：探究变压器原，副线圈电压与匝数的关系 一.猜想：根据法拉第电磁感应定律，你认为线圈两端的电压与线圈的匝数可能有什么关系？ 二.实验设计 问题引导： 1.原线圈两端的电压U1一定，要探究副线圈两端的电压U2与原线圈匝数n1，副线圈匝数n2的关系，采取什么方法？ 2.实验的主要步骤有哪些？ 控制变量法 三.实验步骤 1.保持原线圈两端的电压U1和原线圈匝数n1不变，改变副线圈匝数n2，研究n2与副线圈两端的电压U2的关系； 2.保持原线圈两端的电压U1和副线圈匝数n2不变，改变原线圈匝数n1，研究n1与副线圈两端的电压U2的关系； 四.实验注意事项： 1.为了保证人生安全，只能使用低压交流电源（人体安全电压不高于36V），通电时不要用手触摸裸露的导线，接线柱。 2.为了保证多用电表安全，先用最大量程档试探，大致确定被测电压后再用适当的挡位测量。 五.数据分析： 1.原线圈U1=4V,n1=100匝 实验次数 1 2 3 n2匝数 200 800 1400 U2/V 4.6 19 33 实验次数 1 2 3 n1匝数 200 800 1400 U2/V 25.5 6.3 3.4 2.原线圈U1=4V,n2=400匝 实际上电流流过原，副线圈会发热，铁芯中涡流也会发热，磁场会漏出铁芯，这些会导致变压器工作时有能量损耗。 电力设备中的巨大变压器，在满负荷工作时效率可以超过95％，精度要求不太高时可以忽略能量的损耗。 但是由于线圈电阻很小，绝缘硅钢片叠加的铁芯电阻率大，闭合的铁芯，漏出的磁场很少，因此能量损耗少。 理想变压器：没有能量损耗的变压器，是一个理想化的模型。 变压器忽略次要因素： ①原，副线圈不计电阻（无铜损）； ②无磁通量漏失（无磁漏）； ③铁芯不发热（无铁损） 二.电压与匝数的关系 如果原线圈中电流减小，则原副线圈感应电动势方向如图所示，问题引导： 1.根据法拉第电磁感应定律，写出原，副线圈感应电动势的表达式？ 2.分别写出原，副线圈两个回路的闭合电路欧姆定律？ 二.电压与匝数的关系 由（1）（2）（3）联解得： U1,U2一般为有效值 问题1： 你能推导出理想变压器原，副线圈中电流大小与它们得线圈匝数之间得关系吗？ 问题2： 变压器能改变电压，电流，原副线圈得频率有什么关系呢？ 问题3： 如果有两个副线圈，原，副线圈的电压，电流比是否满足上面的关系？ 三.几种常见的变压器 1.自耦变压器：铁芯上只绕一个线圈 问题：滑动触头p顺时针转动，输出电压U2如何变化？ 问题1：电压互感器可以测量高电压，原线圈怎么连接？原，副线圈匝数满足怎样的关系电压表才安全？ 2.电流互感器可以测量强电流，原线圈怎么连接？原，副线圈匝数满足怎样的关系电流表才安全？ 并联 n1>n2 串联 n1<n2 科学漫步：无线充电技术 充电基座中变化的电流激发一个变化的磁场，电场的能量转变成磁场的能量。 变化的磁场在接收线圈上产生感应电流，磁场的能量就转化成电场的能量。 无线充电技术优点：使用方便，减少触电危险，不易磨损等； 无线充电技术发展方向：增大传输距离，减少能量损耗等。 四.理想变压器的动态分析 理想变压器动态分析首先认真读题审题，列出不变量，变化量； 其次按以下思路分析： U1 U2 I2 P2 I1 P1 【例题1】如图所示，R是一个光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，电压表和电流表均为理想交流电表。从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为 ，则（　　）A．电压表