第三章　3　变压器-物理人教版选择性必修第二册

3变压器[学习目标]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匝数的关系.3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系．一、变压器的原理1．构造：由____________和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作________，与负载连接的线圈叫作________．2．原理：________现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的________也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生____________．二、电压与匝数的关系1．理想变压器：没有____________的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型．(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”．2．电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的____________，即eq\f(U1,U2)＝________.3．两类变压器副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作________变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作________变压器．三、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．1．判断下列说法的正误．(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．()(2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．()(3)变压器能改变交变电流的电压，也能改变恒定电流的电压．()(4)理想变压器不仅能改变交变电流的电压和电流，也能改变交变电流的功率和频率．()(5)理想变压器的输入和输出功率相等．()2．一台理想降压变压器从10kV的线路中降压并提供200A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为______，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________．一、变压器的原理1．变压器的构造变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成，其构造示意图与电路中的符号分别如图甲、乙所示．2．变压器的工作原理图注意(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．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．实验器材多用电表、可拆变压器(如图甲)、学生电源、开关、导线若干3．实验步骤(1)按图乙所示连接好电路，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．实验结论实验分析表明，在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).5．注意事项(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作．(2)为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱．(3)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，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量．例2为完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，必须要选用的是________．A．有闭合铁芯的原、副线圈B．无铁芯的原、副线圈C．交流电源D．直流电源E．多用电表(交流电压挡)F．多用电表(交流电流挡)用匝数na＝60和nb＝120的变压器，实验测量数据如下表，Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98根据测量数据可判断连接电源的线圈是______(选填“na”或“nb”)．针对训练(多选)如图所示，在用可拆变压器“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，下列说法正确的是()A．用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈B．测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表C．原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱时，副线圈电压大于原线圈电压D．为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响三、理想变压器的基本关系1．电压关系(1)只有一个副线圈时，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器．当n2<n1时，U2<U1，变压器使电压降低，是降压变压器．(2)有多个副线圈时，eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…2．功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．3．电流关系(1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…例3如图所示电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝22∶5，原线圈接在u1＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交流电源上，电阻R＝25Ω，A为理想电流表，则A的示数为()A．12.44A B．8.80AC．2.00A D．2.83A例4如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220eq\r(2)sin100πt(V)的交