高中物理 3.4 变压器学案 新人教版选修1-12

1、 3.4 变压器学习目标定位1.了解变压器的基本构造，知道变压器为什么能够改变交流电压及其和实际变压器的区别.2.通过实验和理论探究，总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系.3.了解几种常见的变压器类型及其应用.4.体验科学探究过程，提高实验设计与分析论证能力一、变压器的结构1变压器由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成2原、副线圈原线圈：与电源(或电路的上一级)连接的线圈叫原线圈(也叫初级线圈)副线圈：与负载(或电路的下一级)连接的线圈叫副线圈(也叫次级线圈)二、变压器的工作原理1原理电磁感应现象是变压器的工作基础当原线圈中的电流变化时，在铁芯中就会产生变化的磁场，就会引起副线圈中的磁通量的变

2、化，从而产生感应电动势2变压器的作用：能改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率.一、变压器的结构变压器组成如图1所示：图11线圈：由漆包线绕制而成原线圈连接前一级电路，副线圈连接下一级电路2铁芯：由硅钢片叠合而成3变压器的符号：如图2所示图2二、变压器的工作原理问题设计1把学生电源、可拆变压器、灯泡按图3和图4连接并分别通入直流电和交流电，观察灯泡是否发光通入交流电时取下可拆变压器的一块铁芯，使其不闭合，观察灯泡亮度是否变化？图3图4答案通入直流电时灯泡不发光，通入交流电时灯泡发光通入交流电时取下可拆变压器的一块铁芯，使其不闭合，灯泡亮度明显减弱或不发光2理论探究：为什么变压器通以恒定

3、电流灯不发光，而交变电流通过变压器能让灯发光？变压器的铁芯起什么作用？答案原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势变压器的铁芯起通畅磁回路，减小漏磁的作用要点提炼1变压器工作的基本原理和发电机一样，也是电磁感应现象2当原线圈两端加交变电压时，原线圈中就有交变电流，铁芯中产生交变的磁场，在原、副线圈中都要引起感应电动势，如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生感应电流，它也要在铁芯中产生交变的磁场，在原、副线圈中同样要引起感应电动势，

4、在原、副线圈中由于有交变电流而发生互感现象3穿过每匝线圈中的磁通量的变化率是一样的，因此每匝线圈中产生的感应电动势大小相等，匝数越多，总感应电动势越大4能量转换：变压器是把电能转化为磁场能，又把磁场能转化为电能的装置三、变压器的电压比和电流比问题设计1你能根据变压器的工作原理推导出原、副线圈两端电压的关系吗？答案设原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，由于穿过原、副线圈的磁通量的变化率相同，设在原、副线圈中产生的感应电动势分别为E1和E2，由法拉第电磁感应定律得E1n1，E2n2，则有.对于理想变压器E1U1，E2U2，所以.这就是电压比关系，即原、副线圈的电

5、压与对应匝数成正比2变压器既是改变交流电压的装置，又是电能的传输装置如果变压器没有电能损失，那么变压器的输入功率与输出功率有何关系？如何用图5中的物理量表示这种关系？原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？图5答案功率关系：P入P出，也可以表示为：I1U1I2U2；原、副线圈中的电流与匝数的关系由I1U1I2U2和得：.要点提炼1电压比：设原线圈匝数n1，输入电压U1，副线圈匝数n2，输出电压U2，则.(1)n1>n2，是降压变压器，用户附近的变电室内的变压器一般是降压变压器(2)n1<n2，是升压变压器，发电站出来的电压一般要先经过升压变压器升压2功率关系：理想变压器，由于不考虑能量

6、损失，由能量守恒得P入P出3电流关系：原、副线圈中电流与对应的匝数成反比即，.延伸思考在绕制变压器的原、副线圈时，原线圈与副线圈所用导线的规格是否需要一致？为什么？答案在绕制变压器时，原线圈与副线圈所用导线的规格可以不一致由可知，变压器匝数多的线圈通过的电流小，所用导线可以细一些；变压器匝数少的线圈通过的电流大，所用导线应该粗一些一、变压器的原理例1对一正在工作中的变压器，下述说法正确的是()A副线圈中的电流是从原线圈中传过来的B铁芯是用来导电的C副线圈中电流变小，原线圈中的电流也一定减小D副线圈相当于一个电源解析原、副线圈及铁芯间都是彼此绝缘的，铁芯是用来导磁的，故A、B错；由能量守恒知C正

7、确；副线圈把磁场能转化为电能，给用电器提供电压和电流，相当于一个电源答案CD针对训练关于理想变压器，下面各说法中正确的是()A它的输出功率可以大于它的输入功率B它不仅可以改变交流电压还可以改变直流电压C原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比D原、副线圈的电流与它们的匝数成正比答案C解析理想变压器的输出功率等于输入功率，A错；变压器不能改变直流电压，B错；原、副线圈两端的电压与它们的匝数成正比，通过原、副线圈的电流与它们的匝数成反比，C对，D错二、变压器的规律例2一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100 的负载电阻，如图6所示图6(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，

8、电压表示数为 V，电流表示数为 A.(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为 V，电流表示数为 A，此时输入功率为 W.解析(1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零(2)由得：U2U1220× V44 V(电压表读数)，I2 A0.44 A(电流表读数)，P入P出I2U20.44×44 W19.36 W.答案(1)00(2)440.4419.36针对训练如图7所示，一个理想变压器的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.8×104

9、V的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需要在原线圈回路中接入熔断器，当副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝熔断图7(1)原、副线圈的匝数比为多少？(2)熔丝的熔断电流是多大？答案(1)11900(2)0.982 A解析(1)(2)，I1I2×12×103 A0.982 A.1(对变压器原理的理解)对于变压器的工作原理，下列说法正确的是()A变压器只改变交流电压B变压器可以改变交流电压，也可以改变直流电压C变压器原、副线圈的磁通量变化率相同D变压器副线圈匝数越多，副线圈上的电压越小答案AC解析根据变压器的工作原理，变压器只改变交流电压，选项A对，B错；原、副线圈磁通量的变化率相同，选项C对；由En，可知D错2(对变压器原理的理解)正常工作的理想变压器的原、副线圈中，数值上不一定相等的是()A电流的频率 B端电压的峰值C电流的有效值 D电功率答案BC3(变压器的规律)一台理想变压器的原线圈匝数为100匝，副线圈匝数为1 200匝，在原线圈两端接有一电动势为10 V的电池组，则在副线圈两端的输出电压为()A0 V B1.2 VC120 V D小于120 V答案A4(变压器的规律)如图8所示的理想变压器，它的原线圈接在交流电源上，副线圈接一个