2017-2018学年高中物理（鲁科版,选修3-2）同步课件+学业分层测评+教师用书 第4章 第2节 变压器 （3份打包）

第2节　变压器 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.了解变压器的构造及几种常见的变压器． 2．理解变压器的工作原理及工作规律．(重点) 3．理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系．(重点、难点) 4．理解理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率的关系．(重点、难点) 变 压 器 的 结 构 和 原 理 [先填空] 1．变压器的结构 (1)变压器：能升高电压或降低电压的设备称为变压器． (2)构造：①如图4－2－1甲所示，变压器主要由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈(绕组)组成，其中铁芯由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成，线圈一般用高强度的漆包线绕制．在电路中，变压器的符号如图乙所示． 　　　甲　　　 　　乙 图4－2－1 ②原线圈：与电源相连的线圈，也叫初级线圈，其两端电压叫输入电压，用符号U1表示． 副线圈：与负载相连的线圈，也叫次级线圈，其两端电压叫输出电压，用符号U2表示． (3)种类：变压器分为升压变压器和降压变压器两种． 2．变压器的工作原理 (1)工作原理：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，铁芯中就有变化的磁通量，这个变化的磁通量同样会穿过副线圈，并在副线圈两端产生感应电动势． (2)理想变压器：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，这种变压器就叫做理想变压器． [再判断] 1．变压器是利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能转化．(√) 2．变压器对恒定电流也能变压．(×) 3．不计电能损耗的变压器为理想变压器．(√) [后思考] 原、副线圈是否通过铁芯导通？ 【提示】　不是．都绕在同一绝缘铁芯上． [合作探讨] 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4－2－2所示进行实验． 图4－2－2 探讨1：闭合电键后，灯泡是否发光？ 【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． 探讨2：解释出现这种现象的原因． 【提示】　原因是：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． [核心点击] 1．理想变压器有什么特点 (1)没有漏磁，即通过原、副线圈的每一匝的磁通量都一样； (2)原、副线圈没有电阻，即忽略原副线圈中的焦耳热损耗(铜损)； (3)铁芯中无磁损耗，也不产生涡流； (4)原、副线圈的感抗均趋于无穷大，从而空载电流趋于0. 2．变压器的工作原理 图4－2－3 变压器的变压原理是电磁感应．如图4－2－3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、副线圈中都要产生感应电动势．如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．由于互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈．其能量转换方式为原线圈电能→磁场能→副线圈电能． 1．(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 【解析】　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频率，A正确、D错误． 【答案】　ABC 2．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．穿过副线圈磁通量的变化使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】　通有正弦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；因理想变压器无漏磁，原、副线圈的磁通量总相等，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副线圈的电能，原、副线圈通过磁联系在一起，故D错误． 【答案】　C 3. 如图4－2－4所示为汽油机中点火装置的示意图，它使用的是12 V直流电源，在变压器的输出端却可得到高达10 000 V的高压，开关是自动控制的，欲使副线圈两端得到一个高压，应使(　　) 【导学号：05002094】 A．开关总处于接通状态 B．开关在接通时断开 C．开关在断开时接通 D．开关总处于断开状态 图4－2－4 【解析】　欲使副线圈两端得到一个高压，必须使变压器铁芯中的磁通量发生变化，即原线圈中的电流必须发生变化，只有在开关闭合、断开瞬间原线圈中电流才有变化，故选B、C. 【答案】　BC 对变压器的理解 1．变压器只对变化的电流起作用，对