25-26学年物理(人教版)选择性必修二课件：3.3 变压器

第3节　变压器第三章　交变电流1.了解变压器的构造及工作原理。2.通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系。3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系。4.了解几种常见的变压器。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　实验:探究变压器原、副线圈电压与 匝数的关系知识点一　变压器的原理知识点三　电压与匝数的关系知识点一　变压器的原理　　　把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈连到交流电源的两端,另一个线圈连到小灯泡上,如图所示。小灯泡可能发光吗?说出你的道理;如果把线圈与学生电源的直流输出端相连,小灯泡可能发光吗?提示　当左边线圈与交流电源相连时,左边线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生周期性变化的磁场,根据法拉第电磁感应定律知,在右边线圈中会产生感应电动势,右边线圈作为电源给小灯泡供电,小灯泡就会发光。如果线圈与学生电源的直流输出端相连,右边线圈中不会产生感应电流,小灯泡不发光。1.构造:变压器是由__________和绕在铁芯上的两个______组成的,如图所示。闭合铁芯线圈(1)原线圈:与__________连接的线圈叫作原线圈,也叫初级线圈。(2)副线圈:与______连接的线圈叫作副线圈,也叫次级线圈。交流电源负载2.工作原理______现象是变压器工作的基础。电流通过原线圈时在铁芯中激发______,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生____________,副线圈能够输出电流。3.变压器中的能量转化原线圈中电场的能量转变成______的能量,通过铁芯使变化的磁场几乎全部穿过了副线圈,在副线圈中产生了感应电流,磁场的能量转化成了______的能量。互感磁场感应电动势磁场电场【思考】1.变压器的铁芯为什么用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成?提示　为了减少损耗,变压器的铁芯用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压而成。这样,涡流被限制在狭窄的薄片之中,回路的电阻很大,涡流大为减弱,从而减小了铁损。2.实际变压器的能量损失有几种形式?提示　实际变压器的能量损失包含“铜损”“铁损”和“磁损”。(1)“铜损”:绕制线圈的铜导线发热而损耗的能量。(2)“铁损”:铁芯中由于电磁感应产生涡流,使铁芯发热而损耗的能量。(3)“磁损”:穿过原线圈铁芯的交变磁通量有一部分通过副线圈以外的空间,在周围空间形成电磁波而损耗的能量。AC例1 (多选)关于理想变压器的工作原理,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.铁芯不用整块金属做成,是为了防止原、副线圈短路,造成危险C.变压器不改变交变电流的频率,只改变电压大小D.当原线圈接入恒定电流时,副线圈也有电压输出解析　根据变压器的工作原理知,故A正确;铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器,故B错误;变压器只改变电压,不改变电流的频率,故C正确;变压器对恒定电流不起作用,故D错误。(1)变压器不改变交变电流的周期和频率。(2)变压器只对交变电流起作用,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　实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系1.实验思路交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场,副线圈中产生感应电动势,其两端有输出电压。线圈匝数不同时输出电压不同,实验中,应用控制变量法,通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压与匝数的关系。2.实验器材 两只多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干。3.实验步骤(1)如图所示,连接好电路,将两个多用电表调到交流电压挡,并记录两个线圈的匝数。(2)接通学生电源,读出电压值,并记录在表格中。(3)保持匝数不变,多次改变输入电压,记录每次改变后原、副线圈的电压值。(4)保持输入电压、原线圈的匝数不变,多次改变副线圈的匝数,记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。4.数据处理 (1)将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表(2)由表格数据得出结论①当原线圈匝数和输入电压不变时,随着副线圈匝数增加,输出电压增大。进一步研究可知,副线圈电压与副线圈匝数成正比。②当副线圈匝数和输入电压不变时,随着原线圈匝数增加,副线圈输出电压变小。进一步研究可知,副线圈电压与原线圈匝数成反比。 7.实验误差分析(1)实验所用变压器存在各种损耗。(2)多用电表的读数存在误差。例2 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中。(1)为了确保实验的安全,下列做法正确的是　　　　。 A.为了保证人身安全,只能使用低压直流电源,所用电压不要超过12 VB.连接好电路后,可不经检查电路是否正确,直接接通电源C.因为使用电压较低,通电时可用手直接接触裸露的导线和接线柱D.为了保证多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测解析　变压器改变的是交流电压,因此为了保证人身安全,原线圈两端只能使用低压交流电源,所用电压不超过12 V,A错误;实验通电前必须要先检查电路是否正确,通电时若用手接触裸露的导线、接线柱等,会将人体并联接入电路中,导致所测数据不准确,同时也有安全隐患,B、C错误;使用多用电表测电压时,先用最大量程挡试测,再选用恰当的挡位进行测量,故D正确。答案　D(2)某实验小组通过实验,记录的数据如下表:通过分析实验数据可得出的实验结论是　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　在误差允许范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比训练1 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中:(1)原线圈中接入的电源是　　　　。 A.接入电压为220 V交流电源B.接入学生电源12 V以下直流输出端C.接入学生电源12 V以下交流输出端(2)如图所示,某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端,副线圈接小灯泡。下列说法正确的是　　　　。 A.与变压器未通电时相比较,此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力B.若仅增加原线圈绕制的圈数,小灯泡的亮度将保持不变C.若仅增加副线圈绕制的圈数,小灯泡的亮度将变亮答案　(1)C　(2)AC解析　(1)做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时,为了人身安全,原线圈两端只能使用低压交流电源,所用电压不超过12 V,故A、B错误,C正确。(2)与变压器未通电时相比较,通电时,线圈产生磁性,对横条铁芯具有吸引力,若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力,故A正确;增加原线圈绕制的圈数,根据原、副线圈的电压比等于匝数比可知输出电压减小,灯泡的亮度降低,故B错误;增加副线圈绕制的圈数,输出电压增大,根据欧姆定律可知,小灯泡的亮度将变亮,故C正确。知识点三　电压与匝数的关系1.变压器的作用:能改变交变电流的电压。2.理想变压器没有__________的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个____________。3.对理想变压器的理解(1)原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内,即无“漏磁”。(2)原、副线圈不计电阻,电流通过时不产生焦耳热,即无“铜损”。(3)闭合铁芯中的涡流为零,即无“铁损”。能量损耗理想化模型  >升压