3.3变压器-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第二册）

第三章 交变电流 第三节 变压器 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 知道变压器的构造及几种常见的变压器。 科学思维 理解变压器的工作原理及工作规律。 科学探究 通过实验探究变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系。 科学态度与责任 应用变压器电压与匝数的关系求解具体问题。 知识点一　变压器的工作原理 1.变压器的构造 (1)变压器：能升高或降低交变电流电压的装置称为变压器。 (2)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，符号如图所示。 ①原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈，符号用n1。 ②副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈，符号用n2。 ③输入电压：原线圈两端的电压，用符号U1表示。 ④输出电压：副线圈两端的电压，用符号U2表示。 2.变压器的工作原理 (1)原理：如图所示，互感现象是变压器的工作基础。当原线圈两端加上交变电压时，就有交变电流通过原线圈，并在铁芯中产生交变的磁场，铁芯中的磁通量发生变化，这个变化的磁通量在副线圈两端产生感应电动势。 (2)如果变压器在传输电能的过程中损失的能量很小，可以忽略不计，这种变压器就叫作理想变压器。 ①闭合铁芯的“漏磁”忽略不计。②变压器线圈的电阻忽略不计。③闭合铁芯中产生的涡流忽略不计。 (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)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。 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。 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　　理想变压器的基本关系 1.电动势关系：由于互感现象，且没有漏磁，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.电压关系 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，即＝,当有n组线圈时，则有 ＝＝＝…。 (1)当n2>n1时，U2>U1，这种变压器称为升压变压器。 (2)当n2<n1时，U2<U1，这种变压器称为降压变压器。 3.功率关系 对于理想变压器，不考虑能量损失，P入＝P出。当只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2。当有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…， 4.电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2，得 ＝＝。当有多个副线圈时，U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，得n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。 易错易混点1.变压器工作的原理的理解 易错易混点辨析： 1.电磁感应中的互感是变压器工作的原理。 2.互感原理图解 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。 例1.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　) A.通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等 C.穿过副线圈的磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势 D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈 解析：选C。通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；理想变压器无漏磁，原、副线圈的磁通量相等，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，电流不通过铁芯，故D错误。 例2.(多选)关于变压器的构造和工作原理，以下说法正确的是(　　) A.原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能 B.铁