新教材同步系列2024春高中物理第3章交變電流第3節(jié)變壓器課件粵教版選擇性必修第二冊(cè)

第三章交變電流第三節(jié)變壓器學(xué)習(xí)任務(wù)1．了解變壓器的構(gòu)造及工作原理。2．通過實(shí)驗(yàn)探究，得到電壓、電流與匝數(shù)的關(guān)系。3．能夠利用變壓比、變流比定性和定量分析有關(guān)變壓器的實(shí)際問題。必備知識(shí)·自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備01[知識(shí)梳理]知識(shí)點(diǎn)一認(rèn)識(shí)變壓器1．用途：改變____電壓的設(shè)備。2．構(gòu)造：變壓器是由____鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)____組成。(1)原線圈：與電源相連的線圈(也叫初級(jí)線圈)。(2)副線圈：與負(fù)載相連的線圈(也叫次級(jí)線圈)。3．原理：變壓器工作的基礎(chǔ)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，原線圈中的交變電流在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，這個(gè)交變的磁通量不僅穿過原線圈，也穿過副線圈，所以在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。交流閉合線圈知識(shí)點(diǎn)二探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄孔儔浩麟妷号c線圈匝數(shù)的定量關(guān)系。2．實(shí)驗(yàn)器材：__________、低壓交流電源、交流電壓表、帶夾的導(dǎo)線。3．實(shí)驗(yàn)步驟(1)要先估計(jì)被測(cè)電壓的大致范圍，再選擇恰當(dāng)?shù)牧砍蹋舨恢辣粶y(cè)電壓的大致范圍，則應(yīng)選擇交流電壓表的________進(jìn)行測(cè)量。(2)把兩個(gè)____穿在鐵芯上，閉合鐵芯。(3)用交流電壓表測(cè)量輸入、____電壓?？刹鹱儔浩髯畲罅砍叹€圈輸出(4)改變輸入端電壓，重新測(cè)量輸入、輸出端電壓，記錄在設(shè)計(jì)好的表格內(nèi)。(5)改變線圈____，重新測(cè)量輸入、輸出端電壓，記錄在上面設(shè)計(jì)好的表格內(nèi)。項(xiàng)目123456U1

U2

n1

n2

匝數(shù)4．注意事項(xiàng)(1)在改變低壓交流電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先____開關(guān)，再進(jìn)行操作。(2)為了人身安全，低壓交流電源的電壓不能超過12V，不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱。(3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用____量程擋試測(cè)，大致確定被測(cè)電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。斷開最大

電阻匝數(shù)之比

等于成反比

升壓降壓

√√××√2．(多選)理想變壓器的原、副線圈中一定相同的物理量有(

)A．交流電的頻率 B．磁通量的變化率C．功率 D．交流電的峰值A(chǔ)BC

[理想變壓器沒有漏磁，沒有能量損失，所以原、副線圈中磁通量變化率相同，原、副線圈中功率相同，B、C正確；變壓器能改變交流電的峰值但不改變交流電的頻率，A正確，D錯(cuò)誤。]√√√

√關(guān)鍵能力·情境探究達(dá)成02考點(diǎn)1對(duì)變壓器原理的理解考點(diǎn)2探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系考點(diǎn)3理想變壓器的基本關(guān)系應(yīng)用

考點(diǎn)1對(duì)變壓器原理的理解1．變壓器的變壓原理是電磁感應(yīng)。如圖所示，當(dāng)原線圈上加交流電壓U1時(shí)，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變的磁通量，在原、副線圈中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果副線圈是閉合的，則副線圈中將產(chǎn)生交變的感應(yīng)電流，它也在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，在原、副線圈中同樣要產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。2．由于互感現(xiàn)象，原、副線圈間雖然不相連，電能卻可以通過磁場(chǎng)從原線圈傳遞到副線圈。3．能量轉(zhuǎn)換方式為原線圈電能→磁場(chǎng)能→副線圈電能?！镜淅?】

(多選)如圖所示為汽油機(jī)中點(diǎn)火裝置的示意圖，它使用的是12V直流電源，在變壓器的輸出端卻可得到高達(dá)10000V的高壓，開關(guān)是自動(dòng)控制的，欲使副線圈兩端得到一個(gè)高壓，應(yīng)使(

)A．開關(guān)總處于接通狀態(tài)B．開關(guān)在接通時(shí)斷開C．開關(guān)在斷開時(shí)接通D．開關(guān)總處于斷開狀態(tài)BC

[欲使副線圈兩端得到一個(gè)高壓，必須使變壓器鐵芯中的磁通量發(fā)生變化，即原線圈中的電流必須發(fā)生變化，只有在開關(guān)閉合、斷開瞬間原線圈中電流才有變化，故選B、C。]√√(1)變壓器只對(duì)變化的電流起作用，對(duì)恒定電流不起作用。(2)變壓器的兩個(gè)線圈之間通過磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，兩個(gè)線圈間是絕緣的。(3)變壓器不能改變交變電流的周期和頻率。(4)若直流的電壓是隨時(shí)間變化的，也可以用變壓器改變電壓。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．如圖所示，甲圖中兩導(dǎo)軌不平行，而乙圖中兩導(dǎo)軌平行，其余物理?xiàng)l件都相同，金屬棒MN正在導(dǎo)軌上向右做勻速運(yùn)動(dòng)，在金屬棒運(yùn)動(dòng)過程中，將觀察到(

)A．L1、L2都發(fā)光，只是亮度不同B．L1、L2都不發(fā)光C．L2發(fā)光，L1不發(fā)光D．L1發(fā)光，L2不發(fā)光√D

[題圖甲右側(cè)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小時(shí)刻變化，在題圖甲的右側(cè)線圈中形成變化的電流，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，在左側(cè)線圈和燈L1中產(chǎn)生感應(yīng)電流，燈L1發(fā)光；題圖乙右側(cè)線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)恒定不變，在題圖乙的右側(cè)線圈中形成恒定不變的電流，不能在左側(cè)線圈和燈L2回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，燈L2不發(fā)光。故D正確。]考點(diǎn)2探究變壓器電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系1．?dāng)?shù)據(jù)處理

根據(jù)實(shí)驗(yàn)中記錄的數(shù)據(jù)分析完成表格：項(xiàng)目123456U1

U2

n1

n2

U1/U2

n1/n2

【典例2】在“探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，小型可拆變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1＝120匝、n2＝240匝，某實(shí)驗(yàn)小組在原線圈兩端依次加上不同的電壓，用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量原、副線圈兩端的電壓，數(shù)據(jù)如表所示。實(shí)驗(yàn)序號(hào)原線圈兩端的電壓U1/V副線圈兩端的電壓U2/V13.98.21∶2.125.911.81∶2.037.815.2

1∶1.9

(3)該變壓器是________變壓器(選填“升壓”或“降壓”)。[解析]從表格中的數(shù)據(jù)可知副線圈匝數(shù)多、電壓高，所以該變壓器是升壓變壓器。升壓[跟進(jìn)訓(xùn)練]2．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，操作步驟如下：①將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；②閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量原線圈和副線圈兩端的電壓；③將匝數(shù)較多的一組線圈接到交流電源輸出端上，另一組作為副線圈，接上小燈泡；④將原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上步驟。(1)以上操作的合理順序是_________(只填步驟前數(shù)字序號(hào))。①③②④[解析]在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，首先將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；再將匝數(shù)較多的一組線圈接到交流電源輸出端上，另一組作為副線圈，接上小燈泡；閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量原線圈和副線圈兩端的電壓；最后將原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上步驟。故合理的順序是①③②④。(2)如圖所示，在實(shí)驗(yàn)中，兩線圈的匝數(shù)n1＝1600，n2＝400，當(dāng)將n1作為原線圈時(shí)，U1＝16V，副線圈兩端電壓U2＝4V；原線圈與副線圈對(duì)調(diào)后，當(dāng)U′1＝8V時(shí)，U′2＝32V，那么可初步確定，變壓器兩個(gè)線圈的電壓U1、U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關(guān)系是________。

考點(diǎn)3理想變壓器的基本關(guān)系應(yīng)用1．理想變壓器的變壓(變流)規(guī)律項(xiàng)目規(guī)律表示依據(jù)備注變壓規(guī)律適于一個(gè)原線圈及多個(gè)副線圈的情況功率關(guān)系P入＝P出能量守恒適于理想變壓器變流規(guī)律U1I1＝U2I2適于一個(gè)原線圈，一個(gè)副線圈n1I1＝n2I2＋n3I3…U1I1＝U2I2＋U3I3…適于一個(gè)原線圈，多個(gè)副線圈

√

理想變壓器的電壓關(guān)系和電流關(guān)系(1)理想變壓器的電壓關(guān)系對(duì)有一個(gè)或多個(gè)副線圈的情況都成立。(2)電流關(guān)系只適用于有一個(gè)副線圈的情況，若有多個(gè)副線圈，則電流關(guān)系應(yīng)根據(jù)功率關(guān)系P入＝P出求出。

√

學(xué)習(xí)效果·隨堂評(píng)估自測(cè)031．如圖所示四個(gè)電路，能夠?qū)崿F(xiàn)升壓的是(

)D

[變壓器只能對(duì)交流電變壓，不能對(duì)直流電變壓，故A、B錯(cuò)誤；由于電壓與線圈匝數(shù)成正比，故C錯(cuò)誤，D正確。]1234√A

BC

D

1234√A

[交流電壓表、電流表測(cè)得的是交變電流的有效值，由燈泡正常發(fā)光可知，變壓器的輸出電壓為220V，而變壓器的輸入與輸出電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)比，故變壓器的輸入電壓為110V，電壓表的示數(shù)為110V；變壓器的輸入功率等于輸出功率，可知變壓器的輸入電流為0.2A，A正確。]1234

1234√

12344．如圖所示，一個(gè)變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220V的交流電上，向額定電壓為1.80×104V的霓虹燈供電，使它正常發(fā)光。為了安全，需在原線圈回路中接入熔斷器，使副線圈電路中電流超過12mA時(shí)，熔斷器的熔絲熔斷。1234

1234回歸本節(jié)內(nèi)容，自我完成以下問題：1．變壓器的構(gòu)造是什么？提示：如圖所示，變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的原線圈和副線圈組成的。2．變壓器的工作原理是什么？提示：電流磁效應(yīng)、電磁感應(yīng)。3．理想變壓器的基本關(guān)系是什么？提示：物理量電壓電流功率關(guān)系式n1I1＝n2I2P入＝P出依據(jù)U1I1＝U2I2能量守恒注意電流關(guān)系式僅適用于一個(gè)副線圈的情況閱讀材料·拓展物理視野04無線充電技術(shù)我們知道，變壓器能通過電磁感應(yīng)輸送電能。當(dāng)原線圈中由變化的電流激發(fā)了一個(gè)變化的磁場(chǎng)，電場(chǎng)的能量就轉(zhuǎn)變成磁場(chǎng)的能量；當(dāng)這個(gè)變化的磁場(chǎng)在副線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電流，磁場(chǎng)的能量就轉(zhuǎn)化成了電場(chǎng)的能量，這樣電能就從原線圈不必經(jīng)過導(dǎo)線直接連接就轉(zhuǎn)移到了副線圈。無線充電是近年發(fā)展起來的新技術(shù)，其中一種就是基于這樣的原理而產(chǎn)生的，只不過變壓器磁場(chǎng)的回路是鐵芯，而無線充電裝置磁場(chǎng)的回路是空氣。無線充電技術(shù)通過分別安裝在充電基座和接收能量的裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場(chǎng)傳遞能量。如果移動(dòng)電話中有無線充電裝置，那么把移動(dòng)電話直接放在充電基座上就可以充電(圖甲)。對(duì)于一個(gè)沒有無線充電功能的移動(dòng)電話，也可以通過在移動(dòng)電話端連接一個(gè)無線充電接收器，將接收器放在無線充電基座上來進(jìn)行充電。打開無線充電接收器，就可以看到其內(nèi)部有一個(gè)接收線圈(圖乙)。目前已經(jīng)有