新教材同步系列2024春高中物理第3章交变电流第3节变压器课件粤教版选择性必修第二册

第三章交变电流第三节变压器学习任务1．了解变压器的构造及工作原理。2．通过实验探究，得到电压、电流与匝数的关系。3．能够利用变压比、变流比定性和定量分析有关变压器的实际问题。必备知识·自主预习储备01[知识梳理]知识点一认识变压器1．用途：改变____电压的设备。2．构造：变压器是由____铁芯和绕在铁芯上的两个____组成。(1)原线圈：与电源相连的线圈(也叫初级线圈)。(2)副线圈：与负载相连的线圈(也叫次级线圈)。3．原理：变压器工作的基础是电磁感应现象，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不仅穿过原线圈，也穿过副线圈，所以在副线圈中产生感应电动势。交流闭合线圈知识点二探究变压器电压与线圈匝数的关系1．实验目的：探究变压器电压与线圈匝数的定量关系。2．实验器材：__________、低压交流电源、交流电压表、带夹的导线。3．实验步骤(1)要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压表的________进行测量。(2)把两个____穿在铁芯上，闭合铁芯。(3)用交流电压表测量输入、____电压。可拆变压器最大量程线圈输出(4)改变输入端电压，重新测量输入、输出端电压，记录在设计好的表格内。(5)改变线圈____，重新测量输入、输出端电压，记录在上面设计好的表格内。项目123456U1

U2

n1

n2

匝数4．注意事项(1)在改变低压交流电源电压、线圈匝数前均要先____开关，再进行操作。(2)为了人身安全，低压交流电源的电压不能超过12V，不能用手接触裸露的导线和接线柱。(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用____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。断开最大

电阻匝数之比

等于成反比

升压降压

√√××√2．(多选)理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有(

)A．交流电的频率 B．磁通量的变化率C．功率 D．交流电的峰值ABC

[理想变压器没有漏磁，没有能量损失，所以原、副线圈中磁通量变化率相同，原、副线圈中功率相同，B、C正确；变压器能改变交流电的峰值但不改变交流电的频率，A正确，D错误。]√√√

√关键能力·情境探究达成02考点1对变压器原理的理解考点2探究变压器电压与线圈匝数的关系考点3理想变压器的基本关系应用

考点1对变压器原理的理解1．变压器的变压原理是电磁感应。如图所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都会产生感应电动势。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要产生感应电动势。2．由于互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。3．能量转换方式为原线圈电能→磁场能→副线圈电能。【典例1】

(多选)如图所示为汽油机中点火装置的示意图，它使用的是12V直流电源，在变压器的输出端却可得到高达10000V的高压，开关是自动控制的，欲使副线圈两端得到一个高压，应使(

)A．开关总处于接通状态B．开关在接通时断开C．开关在断开时接通D．开关总处于断开状态BC

[欲使副线圈两端得到一个高压，必须使变压器铁芯中的磁通量发生变化，即原线圈中的电流必须发生变化，只有在开关闭合、断开瞬间原线圈中电流才有变化，故选B、C。]√√(1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用。(2)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。(3)变压器不能改变交变电流的周期和频率。(4)若直流的电压是随时间变化的，也可以用变压器改变电压。[跟进训练]1．如图所示，甲图中两导轨不平行，而乙图中两导轨平行，其余物理条件都相同，金属棒MN正在导轨上向右做匀速运动，在金属棒运动过程中，将观察到(

)A．L1、L2都发光，只是亮度不同B．L1、L2都不发光C．L2发光，L1不发光D．L1发光，L2不发光√D

[题图甲右侧线圈中感应电动势的大小时刻变化，在题图甲的右侧线圈中形成变化的电流，产生变化的磁场，在左侧线圈和灯L1中产生感应电流，灯L1发光；题图乙右侧线圈中感应电动势恒定不变，在题图乙的右侧线圈中形成恒定不变的电流，不能在左侧线圈和灯L2回路中产生感应电流，灯L2不发光。故D正确。]考点2探究变压器电压与线圈匝数的关系1．数据处理

根据实验中记录的数据分析完成表格：项目123456U1

U2

n1

n2

U1/U2

n1/n2

【典例2】在“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。实验序号原线圈两端的电压U1/V副线圈两端的电压U2/V13.98.21∶2.125.911.81∶2.037.815.2

1∶1.9

(3)该变压器是________变压器(选填“升压”或“降压”)。[解析]从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。升压[跟进训练]2．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，操作步骤如下：①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；③将匝数较多的一组线圈接到交流电源输出端上，另一组作为副线圈，接上小灯泡；④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。(1)以上操作的合理顺序是_________(只填步骤前数字序号)。①③②④[解析]在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到交流电源输出端上，另一组作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。故合理的顺序是①③②④。(2)如图所示，在实验中，两线圈的匝数n1＝1600，n2＝400，当将n1作为原线圈时，U1＝16V，副线圈两端电压U2＝4V；原线圈与副线圈对调后，当U′1＝8V时，U′2＝32V，那么可初步确定，变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是________。

考点3理想变压器的基本关系应用1．理想变压器的变压(变流)规律项目规律表示依据备注变压规律适于一个原线圈及多个副线圈的情况功率关系P入＝P出能量守恒适于理想变压器变流规律U1I1＝U2I2适于一个原线圈，一个副线圈n1I1＝n2I2＋n3I3…U1I1＝U2I2＋U3I3…适于一个原线圈，多个副线圈

√

理想变压器的电压关系和电流关系(1)理想变压器的电压关系对有一个或多个副线圈的情况都成立。(2)电流关系只适用于有一个副线圈的情况，若有多个副线圈，则电流关系应根据功率关系P入＝P出求出。

√

学习效果·随堂评估自测031．如图所示四个电路，能够实现升压的是(

)D

[变压器只能对交流电变压，不能对直流电变压，故A、B错误；由于电压与线圈匝数成正比，故C错误，D正确。]1234√A

BC

D

1234√A

[交流电压表、电流表测得的是交变电流的有效值，由灯泡正常发光可知，变压器的输出电压为220V，而变压器的输入与输出电压之比等于原、副线圈的匝数比，故变压器的输入电压为110V，电压表的示数为110V；变压器的输入功率等于输出功率，可知变压器的输入电流为0.2A，A正确。]1234

1234√

12344．如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220V的交流电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光。为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，熔断器的熔丝熔断。1234

1234回归本节内容，自我完成以下问题：1．变压器的构造是什么？提示：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的原线圈和副线圈组成的。2．变压器的工作原理是什么？提示：电流磁效应、电磁感应。3．理想变压器的基本关系是什么？提示：物理量电压电流功率关系式n1I1＝n2I2P入＝P出依据U1I1＝U2I2能量守恒注意电流关系式仅适用于一个副线圈的情况阅读材料·拓展物理视野04无线充电技术我们知道，变压器能通过电磁感应输送电能。当原线圈中由变化的电流激发了一个变化的磁场，电场的能量就转变成磁场的能量；当这个变化的磁场在副线圈上产生感应电流，磁场的能量就转化成了电场的能量，这样电能就从原线圈不必经过导线直接连接就转移到了副线圈。无线充电是近年发展起来的新技术，其中一种就是基于这样的原理而产生的，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。无线充电技术通过分别安装在充电基座和接收能量的装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。如果移动电话中有无线充电装置，那么把移动电话直接放在充电基座上就可以充电(图甲)。对于一个没有无线充电功能的移动电话，也可以通过在移动电话端连接一个无线充电接收器，将接收器放在无线充电基座上来进行充电。打开无线充电接收器，就可以看到其内部有一个接收线圈(图乙)。目前已经有