資源簡介

(共36張PPT)
第三章　交變電流
3.變壓器
第1課時　變壓器的原理
核心素養(yǎng)：
1. 了解理想變壓器的概念，解釋互感現象，解決實際問題.（物理觀念）
2. 理解變壓器的工作原理，并運用電磁感應的規(guī)律進行解釋.（科學思維）
3. 了解變壓器在實際中的應用，如無線充電技術等.（科學態(tài)度與責任）
第*頁
研習任務一　變壓器的工作原理
合作　討論
如圖所示，把兩個沒有導線相連的線圈套在同一個閉合鐵芯上，一個線圈（原線圈） 通過開關可以連接到交流電源的兩端，另一個線圈（副線圈）連到小燈泡上.連接電 路，接通電源，小燈泡能發(fā)光.
兩個線圈并沒有連接，小燈泡為什么會發(fā)光？
提示：當左邊線圈加上交流電壓時，左邊線圈中就有交變電流，它在鐵芯中產生周期 性變化的磁場，根據法拉第電磁感應定律知，在右線圈中會產生感應電動勢，右線圈 作為電源給小燈泡供電，小燈泡就會發(fā)光.
教材　認知
1. 變壓器的構造：由 和繞在鐵芯上的兩個線圈組成，如圖所示.
甲 乙
（1）原線圈：與 連接的線圈，也叫 .
（2）副線圈：與 連接的線圈，也叫 .
閉合鐵芯　
交流電源　
初級線圈　
負載　
次級線圈　
2. 變壓器的工作原理
變壓器工作的基礎是 現象，電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)的磁場不僅穿過 原線圈，也同時穿過 線圈，由于電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中的磁場 也在不斷變化，變化的磁場在副線圈中產生 .
3. 作用：改變交變電流的電壓， （填“改變”或“不改變”）交變電流 的周期和頻率.
互感　
副　
感應電動勢　
不改變　
4. 理想變壓器：沒有 的變壓器叫作理想變壓器，它是一個理想化模型.
（1）原、副線圈中的電流產生的磁場完全束縛在閉合鐵芯內，即無“漏磁”.
（2）原、副線圈不計電阻，電流通過時不產生焦耳熱，即無“銅損”.
（3）閉合鐵芯中的渦流為零，即無“鐵損”.
能量損耗　
要點　歸納
1. 變壓器不改變交變電流的周期和頻率.
2. 變壓器只對交變電流起作用，對恒定電流不起作用.
3. 變壓器的兩個線圈之間通過磁場聯系在一起，兩個線圈間是絕緣的.
4. 變壓器中的能量轉化
原線圈中電場的能量轉變成磁場的能量，通過鐵芯使變化的磁場幾乎全部穿過了副線 圈，在副線圈中產生了感應電流，磁場的能量轉化成了電場的能量.
研習　經典
A. 理想變壓器能夠使電壓升高，同時電流變大
B. 原、副線圈具有相同的磁通量及變化率，產生的感應電動勢也相同
C. 原、副線圈沒有電阻，鐵芯中不會產生渦流
D. 原線圈往往匝數少，繞線粗，電流大
解析：理想變壓器原、副線圈功率相等，即U1I1＝U2I2，不可能同時使電壓升高，電 流增大，A錯誤；原、副線圈匝數不同，感應電動勢不同，B錯誤；理想變壓器不考 慮繞線銅損，鐵芯的鐵損，可以認為線圈無電阻，鐵芯不產生渦流，C正確；原、副 線圈中匝數少的一邊，電流大，繞線粗，但不一定作為原線圈使用，D錯誤.
C
名師點評
　　此類問題主要考查理想變壓器的工作原理，一定要知道怎么才算是理想變壓器， 以及理想變壓器是如何實現電壓變化的.
對應　訓練
A. 原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效地傳送電能
B. 鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路，造成危險
C. 變壓器不改變交變電流的頻率，只改變電壓大小
D. 當原線圈接入恒定電流時，副線圈也有電壓輸出
解析：鐵芯不用整塊金屬做成是為了防止渦流產生較多的熱量從而燒壞變壓器，故B 錯誤；變壓器對恒定電流不起作用，D錯誤.
AC
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研習任務二　理想變壓器 電壓與匝數的關系
要點　歸納
（1）當有n2＞n1時，U2＞U1，是升壓變壓器；
當n2＜n1時，U2＜U1，是降壓變壓器.
（2）當有多個副線圈時，則有
2. 功率關系：對于理想變壓器，不考慮能量損失，有P入＝P出.
3. 電流關系
（2）當有多個副線圈時，有I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，得n1I1＝n2I2＋n3I3＋….
研習　經典
A. 通過原線圈和副線圈的交流電的頻率之比為5∶1
B. 電流表的示數為0.1 A
C. 電壓表的示數為1 100 V
D. 電阻R的電功率為44 W
B
名師點評
　　變壓器改變電壓、電流，不改變頻率，利用變壓器電壓、電流與匝數之間的關 系，求出電壓、電流后結合電學公式計算出其他電學物理量.
對應　訓練
B
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研習任務三　幾種常見的變壓器
合作　討論
變壓器在我們生活當中非常常見，請列舉出幾個生活中常見的變壓器.
提示：街頭變壓器把高電壓降為220 V的民用電壓；手機充電器也是變壓器，把220 V 的電壓降為5 V的低電壓；家用電器里面也有小型的變壓器.
要點　歸納
1. 自耦變壓器
如圖甲、乙所示是自耦變壓器的示意圖.這種變壓器的特點是鐵芯上只繞有一個線圈. 如果把整個線圈作原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓；如果把線圈 的一部分作原線圈，整個線圈作副線圈，就可以升高電壓.
甲 乙 丙
調壓變壓器就是一種自耦變壓器，它的構造如圖丙所示.線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵 芯上，AB之間加上輸入電壓U1，移動滑動觸頭P的位置就可以調節(jié)輸出電壓U2.
2. 互感器
交流電壓表和電流表都有一定的量度范圍，不能直接測量高電壓和大電流.互感器是 利用變壓器的原理來測量高電壓或大電流的儀器.
（1）電壓互感器：實質是降壓變壓器，可以把高電壓變成低電壓.（如圖甲所示）
（2）電流互感器：實質是升壓變壓器，可以把大電流變成小電流.（如圖乙所示）
甲 乙
研習　經典
A
A. 是一種降壓變壓器
B. 能測量直流電路中某一用電器兩端的電壓
C. 原、副線圈中電流的頻率不同
D. 副線圈兩端的電壓高于原線圈兩端的電壓
名師點評
　　高中階段接觸到的變壓器原理都是一樣的，無論是互感器還是自耦變壓器只要正 確判斷出原線圈和副線圈，就可以用理想變壓器的相關知識去解決問題.
對應　訓練
A. U2＞U1
B. R中電流的頻率增大
C. R中電流的有效值增大
D. 變壓器輸入功率減小
D
知識　構建
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課后提素養(yǎng) 深刻剖析 提升能力
基礎　題組
1. 判斷正誤.
√
×
×
√
1
2
3
A. S與a接通的瞬間，R中無感應電流
B. S與a接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為0
C. S與b接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為3 V
D. S與b接通穩(wěn)定后，原、副線圈中電流的頻率之比為2∶1
BC
1
2
3
A. U2＞U1，U2降低 B. U2＞U1，U2升高
C. U2＜U1，U2降低 D. U2＜U1，U2升高
C
1
2
3
中檔　題組
A. 穿過通有正弦式交變電流的原線圈的磁通量不變
B. 穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相等
C. 穿過副線圈的磁通量變化使得副線圈產生感應電動勢
D. 原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈
解析：通有正弦式交變電流的原線圈產生的磁通量是按照正弦規(guī)律周期性變化 的，故A錯誤；由于是理想變壓器，穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都相 等，故B正確；穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產生感應電動勢，符合法拉 第電磁感應定律，故C正確；變壓器的工作原理是互感現象，原、副線圈并沒有 直接相連，故D錯誤.
BC
1
2
3
A. 120 V，0.10 A B. 240 V，0.025 A
C. 120 V，0.05 A D. 240 V，0.05 A
D
1
2
3
互感器甲　　　　互感器乙
BD
A. 電流互感器也可以串聯在零線上測電流
B. 互感器甲是電壓互感器，互感器乙是電流互感器
C. 互感器甲是電流互感器，互感器乙是電壓互感器
D. 輸電線的輸送功率為2.64×105 W
1
2
3
1
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