第3節(jié)　變壓器 教學(xué)課件

物理第三章交變電流第3節(jié)變壓器[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．了解變壓器的構(gòu)造及幾種常見的變壓器。2．理解互感現(xiàn)象和變壓器的工作原理。3．掌握理想變壓器的電壓和電流與匝數(shù)的關(guān)系，并能用它解決基本問題。01必備知識素養(yǎng)奠基02關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)知識點(diǎn)1變壓器的原理1．構(gòu)造變壓器是由_____________和繞在鐵芯上的兩個______組成的，與交流電源連接的線圈叫作____________，與負(fù)載連接的線圈叫作___________。閉合鐵芯線圈原線圈副線圈2．原理______現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)，由于原線圈中電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的______

也在不斷變化。變化的______在副線圈中產(chǎn)生____________?；ジ写艌龃艌龈袘?yīng)電動勢[判一判]1．(1)變壓器是利用互感現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了電能向磁場能再到電能的轉(zhuǎn)化。(

)(2)恒定電流接入變壓器后也可發(fā)生互感現(xiàn)象，也可起到變壓作用。(

)√×能量損失匝數(shù)之比降壓升壓[判一判]2．(1)變壓器的鐵芯由很薄的硅鋼片疊合而成。(

)(2)在理想變壓器中原、副線圈的磁通量的變化率是一致的。(

)(3)理想變壓器可以改變交變電流的頻率。(

)(4)電流通過鐵芯從原線圈流到副線圈。(

)√√××1．(變壓器的工作原理)關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是(

)A．通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B．穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都不相等C．穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢D．原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈√解析：通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁場是變化的，由于面積S不變，磁通量Φ變化，A錯誤；理想變壓器無漏磁，故B錯誤；由互感現(xiàn)象知C正確；原線圈中的電能轉(zhuǎn)化為磁場能又轉(zhuǎn)化為電能，原、副線圈通過磁場聯(lián)系在一起，D錯誤。2．(變壓器的基本關(guān)系)(多選)理想變壓器原線圈為1500匝，副線圈為500匝，原線圈接交流電源，副線圈接有電阻R，當(dāng)變壓器正常工作時，原、副線圈中(

)A．電流頻率之比為3∶1B．電壓之比為3∶1C．電流之比為3∶1D．功率之比為1∶1√√解析：變壓器改變的是電壓和電流，改變不了頻率，頻率之比是1∶1，故A錯誤；由法拉第電磁感應(yīng)定律U1∶U2＝n1∶n2知原副線圈中電壓之比為3∶1，故B正確；由理想變壓器特點(diǎn)U1I1＝U2I2得出電流之比與匝數(shù)成反比為1∶3，功率相等，故C錯誤，D正確。3．(理想變壓器的基本規(guī)律)(多選)一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖甲所示，副線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的滑片，下列說法正確的是(

)A．副線圈輸出電壓的頻率為50HzB．副線圈輸出電壓的有效值為31VC．P向右移動時，原、副線圈的電流比減小D．P向右移動時，變壓器的輸出功率增加√√探究一探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄孔儔浩髟?、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。2．實(shí)驗(yàn)思路交變電流通過原線圈時在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場，副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其兩端有輸出電壓。線圈匝數(shù)不同時，輸出電壓不同，實(shí)驗(yàn)通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。3．實(shí)驗(yàn)器材多用電表、可拆變壓器、學(xué)生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干(如圖所示)。4．?dāng)?shù)據(jù)處理方法(1)用表格的形式把原、副線圈的匝數(shù)與電壓進(jìn)行比較，尋找它們之間的關(guān)系。(2)得出探究的結(jié)果后，力求用準(zhǔn)確而精練的語言把它們表述出來。如果可能，最好用數(shù)學(xué)關(guān)系式來表達(dá)。5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論理想變壓器原、副線圈的電壓之比，等于原、副線圈的匝數(shù)之比。6．注意事項(xiàng)(1)為了人身安全，只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12V，即使這樣，通電時也不要用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱。(2)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量?！纠?】某班物理實(shí)驗(yàn)課上，同學(xué)們用可拆變壓器“探究變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”。可拆變壓器如圖甲、乙所示。(1)下列說法正確的是____________。A．為確保實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)B．變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應(yīng)當(dāng)用多用電表的“直流電壓擋”C．可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響D．測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量E．變壓器開始正常工作后，鐵芯導(dǎo)電，把電能由原線圈輸送到副線圈F．變壓器開始正常工作后，若不計(jì)各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用(2)如圖丙所示，某同學(xué)自己繞制了兩個線圈套在可拆變壓器的鐵芯上。原線圈接學(xué)生電源的交流輸出端，副線圈接小燈泡。下列說法正確的是____________。A．與變壓器未通電時相比較，此時若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費(fèi)力B．若僅增加原線圈繞制的圈數(shù)，小燈泡的亮度將保持不變C．若僅增加副線圈繞制的圈數(shù)，學(xué)生電源的過載指示燈可能會亮起[解析]

(1)為確保實(shí)驗(yàn)安全，應(yīng)該降低輸出電壓，實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，故A錯誤；變壓器只能改變交流電的電壓，原線圈輸入交流電壓，副線圈輸出交流電壓，應(yīng)用多用電表的“交流電壓擋”測量，故B錯誤；研究變壓器電壓和匝數(shù)的關(guān)系，用到控制變量法，可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)，研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，故C正確；為了保護(hù)電表，測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，故D正確；變壓器的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即不計(jì)各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用，不是鐵芯導(dǎo)電，傳輸電能，故E錯誤，F(xiàn)正確。(2)與變壓器未通電時相比較，通電時，線圈產(chǎn)生磁性，對橫條鐵芯具有吸引力，若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費(fèi)力，故A正確；增加原線圈繞制的圈數(shù)，根據(jù)變壓比可知，輸出電壓減小，燈泡的亮度降低，故B錯誤；增加副線圈繞制的圈數(shù)，根據(jù)變壓比可知，輸出電壓增大，根據(jù)歐姆定律可知，輸出電流增大，根據(jù)變流比可知，輸入電流增大，學(xué)生電源的過載指示燈可能會亮起，故C正確。(3)理想變壓器模型應(yīng)忽略的次要因素如下：①不計(jì)漏磁，即通過原、副線圈每匝線圈的磁通量都相等，因而不計(jì)磁場能損失；②不計(jì)原、副線圈的電阻，因而不計(jì)線圈的熱能損失；③不計(jì)鐵芯中產(chǎn)生的渦流，因而不計(jì)鐵芯的熱能損失。綜上，理想變壓器在傳輸能量時沒有能量損失。[答案]

(1)CDF

(2)AC

(3)見解析【例2】一個教學(xué)用的簡易變壓器如圖所示，A、B兩線圈的匝數(shù)未知，某同學(xué)想用所學(xué)變壓器的知識測定兩線圈的匝數(shù)。(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，除了選用電壓表、導(dǎo)線外，還需要選用低壓____________(選填“直流”或“交流”)電源。(2)該同學(xué)在變壓器鐵芯上繞10匝絕緣金屬導(dǎo)線C，然后將A線圈接電源，用電壓表分別測出線圈A、線圈B及線圈C兩端的電壓，記錄在表格中，則線圈A的匝數(shù)為__________匝，線圈B的匝數(shù)為____________匝。

(3)為減小線圈匝數(shù)的測量誤差，你認(rèn)為繞制線圈C的匝數(shù)應(yīng)該____________(選填“多一些”或“少一些”)更好。A線圈電壓B線圈電壓C線圈電壓8.0V3.8V0.2V[答案]

(1)交流(2)400

190

(3)多一些探究二變壓器的工作原理和基本關(guān)系

1．變壓器的工作原理：當(dāng)原線圈加上交流電壓U1時，原線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁通量，在原、副線圈中都要產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。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)生變化的磁通量，原、副線圈間雖然不相連，電能卻可以通過磁場從原線圈傳遞到副線圈?！纠?】(多選)如圖所示，一理想變壓器的原線圈匝數(shù)為n1＝1100匝，接電壓U1＝220V的交變電流，副線圈接“20V

10W”的燈泡，燈泡正常發(fā)光，可知(

)A．副線圈的匝數(shù)n2＝200匝B．副線圈中的電流I2＝0.5AC．原線圈中的輸入功率為10WD．原線圈中的電流I1＝0.1A√√[針對訓(xùn)練1]

(多選)如圖，將額定電壓為60V的用電器，通過一理想變壓器接在正弦交變電源上。閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220V和2.2A。以下判斷正確的是(

)A．變壓器輸入功率為484WB．通過原線圈的電流的有效值為0.6AC．通過副線圈的電流的最大值為2.2AD．變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3√√√探究三幾種常見的變壓器及應(yīng)用

1．自耦變壓器(1)示意圖如圖甲所示。(2)工作原理：只有一個線圈，三個抽頭，可升壓，也可降壓。通過自耦變壓，可以從零至最大值連續(xù)調(diào)節(jié)所需電壓，與分壓器比較相似。(3)應(yīng)用：交變電壓的連續(xù)調(diào)節(jié)、較大范圍變壓。【例4】(多選)如圖所示，L1、L2是高壓輸電線，圖中兩電表示數(shù)分別是220V和10A，已知甲圖中原、副線圈匝數(shù)比為100∶1，乙圖中原、副線圈匝數(shù)比為1∶10，則(

)A．甲圖中的電表是電壓表，輸電電壓為22000VB．甲圖是電流互感器，輸電電流是100AC．乙圖中的電表是電壓表，輸電電壓為22000VD．乙圖是電流互感器，輸電電流是100A√√[針對訓(xùn)練3]一理想自耦變壓器如圖所示，環(huán)形鐵芯上只繞有一個線圈，將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動觸頭取該線圈的一部分，接在c