3.3 变压器 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第1课时 反应热 焓变（基础课） 第三章　交流电 3　变压器 1 学习任务目标 1.了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。(物理观念) 2.通过实验探究电压、电流与变压器原、副线圈匝数的关系。(科学探究) 3.掌握变压器原、副线圈中电压、电流及功率的关系及其制约关系。(科学思维) 3　变压器 2 问题式预习 知识点一　变压器的结构与原理 1．结构：由闭合铁芯及绕在铁芯上的两个线圈组成。与电源连接的线圈称为_________，也叫初级线圈；与负载连接的线圈称为_________，也叫次级线圈。 原线圈 副线圈 3　变压器 3 2．原理 (1)____________是变压器的工作基础。 (2)当变压器的原线圈加上交变电压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁场，交变的磁感线穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都产生_______________，当副线圈与负载连接组成闭合回路时，在副线圈中就会有交流电通过，电能从原线圈通过______传输给副线圈。 互感现象 感应电动势 磁场 4 [科学思维] 　如图所示为变压器的结构原理： (1)变压器中闭合铁芯的作用是________________________。 (2)如果将变压器的原线圈接到恒定电源上，变压器在副线圈上______(选填“能”或“不能”)输出电压。 (3)穿过原、副线圈的磁通量______。 形成一个闭合磁路 不能 相同 [判一判] 1．变压器中与交流电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈。 (　　) 2．变压器中闭合铁芯是由很薄的硅钢片叠合而成的。 (　　) 3．变压器的两个线圈间是绝缘的，但通过磁场联系在一起，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。 (　　) 4．变压器既能改变交变电流的电压，也能改变恒定电流的电压。 (　　) √ √ √ × 能量 漏磁 3．两类变压器 (1)当n2<n1时，U2<U1，这种变压器称为______变压器。 (2)当n2>n1时，U2>U1，这种变压器称为______变压器。 [科学思维] 降压 升压 [做一做] 某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20 V时，输出电压(　　) A. 降低2 V B. 增加2 V C. 降低200 V D. 增加200 V √ 知识点三　认识电压互感器和电流互感器 1．电压互感器 (1)性质：______变压器。 (2)作用：利用输入电压与输出电压之比等于______比，测量高压线两端的电压值。 (3)安全：_________必须接地。 2．电流互感器 (1)性质：是______变压器。 (2)作用：把大电流变成小电流。 (3)安全：_________必须接地，且不允许_________开路。 降压 变压 副线圈 升压 副线圈 副线圈 [科学思维] 　甲、乙两图中，甲为______互感器，乙为______互感器。 电压 电流 [做一做] 电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器(　　) A. 是一种降压变压器 B. 能测量直流电路的电流 C. 原、副线圈电流的频率不同 D. 副线圈的电流小于原线圈的电流 √ D　解析：原线圈匝数较少，电流互感器是一种升压变压器，A选项错误；电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象，只可以测量交变电流，B选项错误；电流互感器不会改变电流的频率，只改变电流的大小，故原、副线圈电流的频率相同，C选项错误；原线圈匝数较少，根据I1n1＝I2n2，电流互感器是一种降电流的变压器，副线圈的电流小于原线圈的电流，D正确。 任务型课堂 任务一　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1．实验目的 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 2．实验原理 (1)实验电路图，如图所示。 (2)实验方法采用控制变量法 ①n1一定，研究n2和U2的关系； ②n2一定，研究n1和U2的关系。 3　变压器 15 3．数据分析 (1)用表格的形式把原、副线圈的匝数与电压进行比较，寻找它们之间的关系。 (2)得出探究的结果后，力求用准确而精练的语言把它们表述出来。如果可能，最好用数学关系式来表达。 4．实验结论 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。 16 [评价活动] 1．有一个教学用的可拆变压器，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。 (1)某同学用多用电表的电阻挡测量了A、B线圈的电阻值，发现B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，则可推断________(选填“A”或“B”)线圈的匝数多。 (2)如果把它看作理想变压器，现要测量A、B线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一个低压交流电源(输出电压的有效值不变)。 现采用如下方法进行测量。请补充实验步骤，完成A、B线圈匝数的测量(需要测量的物理量请用字母表示，并说明其含义)。 ①将绝缘导线一端与A线圈上方接线柱相连，顺着原来的绕制方向在变压器的铁芯上再绕制n匝线圈； ②将绝缘导线的另一端和A线圈下方接线柱分别与低压交流电源两端连接； ③用多用电表的交流电压挡先后测量低压交流电源两端的电压U0和B线圈的输出电压U； ④____________________________________________________； ⑤拆除电路并整理器材。 A、B线圈的匝数nA和nB的表达式为nA＝________，nB＝________。 2．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中： (1)下列器材在实验中不需要用到的有________________(多选)。 A　　　　B　　　 　　C　　　D AC (2)若在实验中用匝数N1＝400匝和N2＝800匝的变压器，对应的电压测量数据如下表所示。根据测量数据，下列说法正确的是________。 实验次数 1 2 3 4 U1/V 0.90 1.40 1.90 2.40 U2/V 2.00 3.01 4.02 5.02 A. N1一定是原线圈 B. N2一定是原线圈 C. N1可能是副线圈 D. N2可能是副线圈 B 任务二　理想变压器的特点及规律 [探究活动] 变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。街头见到的变压器是降压变压器，如图所示。 26 (1)该变压器原线圈与副线圈的电压关系是怎样的？ (2)假设它只有一个原线圈和一个副线圈，哪个线圈应该使用较粗的导线？为什么？ 提示：副线圈，因为副线圈的电流大于原线圈的电流。 [评价活动] 1．关于理想变压器，下列说法正确的是(　　) A. 理想变压器可以改变交流电的频率 B. 理想变压器可以改变输送电功率的大小 C. 理想变压器副线圈空载相当于电阻为0 D. 输送的电能经理想变压器先转化为磁场能，再转化为电能 √ √ 3．某理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶9，原线圈所接电源电压的变化规律如图所示，副线圈接有负载。下列判断正确的是 (　　) A. 输出电压的最大值为36 V B. 原、副线圈中电流之比为55∶9 C. 该理想变压器的输入、输出功率之比为55∶9 D. 原线圈两端电压有效值为220 V，频率为50 Hz √ 4．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 √ 1．工作原理 3．关于理想变压器的四点说明 (1)变压器不能改变直流电压。 (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率和周期。 (3)理想变压器本身不消耗能量，所以输入功率等于输出功率。 (4)理想变压器基本关系中的U1、U2、I1、I2均为有效值。 任务三　理想变压器的动态变化 [探究活动] 为保证用户电压稳定在220 V，变压器需要适时进行调压，如图所示为调压变压器示意图，保持输入电压u1不变。当滑动接头P上下移动时可改变输出电压。 38 (1)若用户两端电压减小，为使用户电压稳定在220 V，滑动接头P应向哪个方向移动？ (2)用户两端电压不变时，变压器的输入功率会变吗？ 提示：用户两端电压不变时，若输出电流变化，则输出功率变化，输入功率等于输出功率，则输入功率变化。 [评价活动] 1．如图所示，理想变压器的输入端接正弦交流电，副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2。输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开。当S闭合时，以下说法正确的是(　　) A. 副线圈的两端M、N的输出电压减小 B. 副线圈输电线等效电阻R上的功率减小 C. 通过灯泡L1的电流不变 D. 理想变压器的输入功率增大 √ 2．(2024·全国甲卷)(多选)如图所示，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R0和R1、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压U0不变的情况下，为提高R1的热功率，可以 (　　) A. 保持T不动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 B. 将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变 C. 将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D. 将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 √ √ 3．(多选)如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R。开始时，开关S断开。当开关S闭合时，以下说法正确的是 (　　) A. 副线圈两端MN的输出电压减小 B. 副线圈输电线等效电阻R上的电压增大 C. 通过灯泡L1的电流减小 D. 原线圈中的电流增大 √ √ √ BCD　解析：由于输入电压不变，当S闭合时，理想变压器副线圈MN两端输出电压不变，并联灯泡L2，总电阻变小，由欧姆定律知，流过R的电流增大，等效电阻上的电压UR＝IR增大。副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I1U1＝I2U2，得原线圈输入电流I1也增大。UMN不变，UR变大，所以UL1变小，流过灯泡L1的电流减小。故A错误，B、C、D正确。 √ 3．功率制约 理想变压器的功率P入＝P出，即变压器的输入功率是由输出功率决定的。 4．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况 (1)原、副线圈匝数之比不变，分析各物理量随负载电阻R变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1。 (2)负载电阻不变，分析各物理量随原、副线圈匝数之比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1。 49 谢 谢！ 50 $