《新教材2023高中物理第三章交变电流3.3变压器课件新人教版选择性必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材2023高中物理第三章交变电流3.3变压器课件新人教版选择性必修第二册（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第三三章章交变电流交变电流学习目标学习目标1.结合生产生活中的变压器结合生产生活中的变压器,了解变压器的结构与用途了解变压器的结构与用途,会用电磁会用电磁感应现象和能量的观点解释变压器的工作原理感应现象和能量的观点解释变压器的工作原理,体会物理知识在体会物理知识在生产生活中的实际应用价值生产生活中的实际应用价值.2.通过实验通过实验,探究变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系探究变压器的原、副线圈中电压与匝数的关系,会用会用该规律处理相应问题该规律处理相应问题,体会探究过程的科学性、严谨性以及科学体会探究过程的科学性、严谨性以及科学探究中控制变量法的应用探究中控制变量法的应用.3.从变压器的结
2、构分析变压器能量损耗的主要原因从变压器的结构分析变压器能量损耗的主要原因,会用理想变会用理想变压器的功率关系、电流关系和电压关系分析相应的问题压器的功率关系、电流关系和电压关系分析相应的问题,体会建体会建构物理模型在探索自然规律中的作用构物理模型在探索自然规律中的作用.3变压器变压器知识点一知识点一 变压器的原理变压器的原理1.我们常见的变压器的外形如图甲所示我们常见的变压器的外形如图甲所示,图乙为其内部结构示意图乙为其内部结构示意图图.阅读阅读教教材材,你知道变压器主要是由哪些部分构成的吗你知道变压器主要是由哪些部分构成的吗?各部分各部分的名称是什么的名称是什么?甲甲乙乙答案答案:变压器主要
3、是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组变压器主要是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的成的.一个线圈与交流电源连接一个线圈与交流电源连接,叫作原线圈叫作原线圈,也叫初级线圈也叫初级线圈;另一个线圈与负载连接另一个线圈与负载连接,叫作副线圈叫作副线圈,也叫次级线圈也叫次级线圈.2.变压器的工作原理变压器的工作原理:现象是变压器工作的基础现象是变压器工作的基础.电流通电流通过原线圈时在铁芯中激发过原线圈时在铁芯中激发 ,由于电流的大小、方向在不由于电流的大小、方向在不断变化断变化,铁芯中的磁场也在不断变化铁芯中的磁场也在不断变化.变化的磁场在副线圈中产变化的磁场在副线圈中产生生 ,所以尽管两个线圈
4、之间没有导线相连所以尽管两个线圈之间没有导线相连,副线圈副线圈也能够输出电流也能够输出电流.互感互感磁场磁场感应电动势感应电动势知识点二电压与匝数的关系知识点二电压与匝数的关系1.理想变压器理想变压器:没有没有 的变压器叫作理想变压器的变压器叫作理想变压器,它是它是一个理想化模型一个理想化模型.2.电压与匝数的关系电压与匝数的关系.理想变压器原、副线圈的电压之比理想变压器原、副线圈的电压之比,等于原、副线圈等于原、副线圈的的 .之比之比,即即 .能量损耗能量损耗匝数匝数3.两类变压器两类变压器.(1)降压变压器降压变压器:副线圈的电压比原线圈的电压副线圈的电压比原线圈的电压 的变压的变压器器,
5、n1 (选填选填“”)n2.(2)升压变压器升压变压器:副线圈的电压比原线圈的电压副线圈的电压比原线圈的电压 的变压的变压器器,n1 (选填选填“”)n2.低低高高小试身手小试身手判断下列说法的正误并和同学交流判断下列说法的正误并和同学交流(正确的打正确的打“”,错误的打错误的打“”).).探究一探究一变压器的原理理想变压器变压器的原理理想变压器问题情境问题情境如图所示如图所示,把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合合铁芯铁芯上上,一个线圈一个线圈(原线圈原线圈)通过开关连接到交流电源的两端通过开关连接到交流电源的两端,另一个线圈另一个线圈(副线圈副线圈)连
6、到小灯泡两端连到小灯泡两端.接通电路接通电路,小灯泡能发光小灯泡能发光.1.两个线圈并没有连接两个线圈并没有连接,小灯泡为什么会发光小灯泡为什么会发光?答案答案:当左边线圈接上交流电源时当左边线圈接上交流电源时,左边线圈中就有交变电流左边线圈中就有交变电流,它在它在铁芯中产生周期性变化的磁场铁芯中产生周期性变化的磁场,根据法拉第电磁感应定律知根据法拉第电磁感应定律知,在右在右边线圈中会产生感应电动势边线圈中会产生感应电动势,右边线圈作为电源给小灯泡供电右边线圈作为电源给小灯泡供电,小小灯泡发光灯泡发光.2.若将原线圈接在恒定的直流电源上若将原线圈接在恒定的直流电源上,小灯泡发光吗小灯泡发光吗?
7、为什么为什么?答案答案:不发光不发光.因为恒定电流产生的是稳定的磁场因为恒定电流产生的是稳定的磁场,无法在副线无法在副线圈中发生电磁感应现象圈中发生电磁感应现象,副线圈中不产生感应电动势副线圈中不产生感应电动势,所以小灯所以小灯泡不会发光泡不会发光.3.有人认为有人认为,穿过左、右线圈的磁通量的变化率相同穿过左、右线圈的磁通量的变化率相同,所以小灯泡所以小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等两端的电压与学生电源的输出电压相等.你认同这个观点吗你认同这个观点吗?为为什么什么?过程建构过程建构1.变压器的工作原理变压器的工作原理.(1)互感现象是变压器的工作基础互感现象是变压器的工作基础.(2)
8、变压器能改变交变电流的电压和电流变压器能改变交变电流的电压和电流,但不能改变恒定电流但不能改变恒定电流的电压和电流的电压和电流.(3)变压器原、副线圈中交流的频率相等变压器原、副线圈中交流的频率相等,即变压器不改变交流即变压器不改变交流的频率的频率.2.理想变压器的特点理想变压器的特点.(1)原、副线圈的电阻不计原、副线圈的电阻不计,不产生热量不产生热量.(2)变压器的铁芯无漏磁变压器的铁芯无漏磁,原、副线圈的磁通量无差别原、副线圈的磁通量无差别.(3)变压器自身的能量损耗不计变压器自身的能量损耗不计,原线圈的输入功率等于副线圈原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率的输出功率.【典例【典例1】(
9、多选多选)关于理想变压器的工作原理关于理想变压器的工作原理,下列说法正确的下列说法正确的是是()A.通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场穿过线圈的磁通通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场穿过线圈的磁通量不变量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C.穿过副线圈的磁通量的变化使副线圈产生感应电动势穿过副线圈的磁通量的变化使副线圈产生感应电动势D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈解析解析:通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场穿过线圈的磁通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场穿过线圈的磁通量是按照正弦式规律周期性变化的通
10、量是按照正弦式规律周期性变化的,故故A错误错误.由于是理想变由于是理想变压器压器,穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等,故故B正确正确.穿穿过副线圈的磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势过副线圈的磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势,符合法符合法拉第电磁感应定律拉第电磁感应定律,故故C正确正确.变压器的工作原理是互感现象变压器的工作原理是互感现象,原、原、副线圈并没有直接相连副线圈并没有直接相连,故故D错误错误.答案答案:BC探究探究二二探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系问题情境问题情境在输入的交流电压一定时在输入的
11、交流电压一定时,原线圈、副线圈取不同的匝数原线圈、副线圈取不同的匝数,副线副线圈输出的电压也不一样圈输出的电压也不一样,变压器由此得名变压器由此得名.1.根据法拉第电磁感应定律根据法拉第电磁感应定律,你认为线圈两端的电压与线圈的匝你认为线圈两端的电压与线圈的匝数可能有什么关系数可能有什么关系?请你设计一个方案来验证你的猜想请你设计一个方案来验证你的猜想,你需要你需要采用的实验方法是什么采用的实验方法是什么?需要的实验器材有哪些需要的实验器材有哪些?答案答案:猜想猜想:电压可能与线圈匝数成正比电压可能与线圈匝数成正比.实验要采用控制变量法实验要采用控制变量法.需要的实验器材有多用电表、可拆变压器
12、、学生电源、开关、需要的实验器材有多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干导线若干.2.原线圈始终接原线圈始终接6 V的低压交流电源的低压交流电源,所使用的电路原理图如所使用的电路原理图如图所示图所示.请你根据所给条件设计实验方案并写出实验步骤请你根据所给条件设计实验方案并写出实验步骤.答案答案:实验方案实验方案:先保持原线圈输入的电压和原线圈的匝数不变先保持原线圈输入的电压和原线圈的匝数不变,改变副线圈的匝数改变副线圈的匝数,测量并记录副线圈两端的电压测量并记录副线圈两端的电压;再保持原线再保持原线圈输入的电压和副线圈的匝数不变圈输入的电压和副线圈的匝数不变,改变原线圈的匝数改变原线圈
13、的匝数,测量并测量并记录副线圈两端的电压记录副线圈两端的电压.3.下表中记录了某次实验的数据下表中记录了某次实验的数据,请完善表中数据并根据数据请完善表中数据并根据数据分析原、副线圈的电压与匝数有什么关系分析原、副线圈的电压与匝数有什么关系.U1=6.00 V实验次数实验次数123456原线圈原线圈匝数匝数n1n1n1n1n22n2副线圈副线圈匝数匝数n2n12n1n2n2n2副线圈输出副线圈输出电压电压U2/V2.965.9011.9311.955.972.97n1 n22.001.000.500.501.002.00U1 U22.031.020.500.501.012.02结论结论过程建构
14、过程建构【典例【典例2】某同学选用匝数可调的可拆变压器来探究变压器原、】某同学选用匝数可调的可拆变压器来探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系副线圈两端的电压与匝数的关系.(1)原线圈接在学生电源上原线圈接在学生电源上,用多用电表测量副线圈的电压用多用电表测量副线圈的电压,下列下列操作正确的是操作正确的是.A.原线圈接直流电源原线圈接直流电源,电表用直流电压挡电表用直流电压挡B.原线圈接直流电源原线圈接直流电源,电表用交流电压挡电表用交流电压挡C.原线圈接交流电源原线圈接交流电源,电表用直流电压挡电表用直流电压挡D.原线圈接交流电源原线圈接交流电源,电表用交流电压挡电表用交流电压挡(2)该
15、同学继续做实验该同学继续做实验,先保持原线圈的匝数不变先保持原线圈的匝数不变,增加副线圈增加副线圈的匝数的匝数,观察到副线圈两端的电压观察到副线圈两端的电压(选填选填“增增大大”“减小减小”或或“不变不变”);然后再保持副线圈的匝数不变然后再保持副线圈的匝数不变,增加增加原线圈的匝数原线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压观察到副线圈两端的电压(选填选填“增增大大”“减小减小”或或“不变不变”).上述探究副线圈两端的电压与上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是匝数的关系中采用的实验方法是.答案答案:(1)D(2)增大增大减小减小控制变量法控制变量法【典例【典例3】在探究变压器线圈两
16、端的电压与匝数的关系实】在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验中验中,已有如下器材及开关和导线若干已有如下器材及开关和导线若干.A.可拆变压器可拆变压器B.干电池干电池C.条形磁体条形磁体 D.多用电表多用电表(1)上述仪器中不需要的是上述仪器中不需要的是(填字母填字母),还需要还需要的的是是(填名称填名称).(2)用匝数用匝数na=100和和nb=200的变压器的变压器,当副线圈处于空载状态当副线圈处于空载状态(没有没有接负载接负载)时测量原、副线圈的电压时测量原、副线圈的电压,实验测量数据如下表实验测量数据如下表.U1/V1.802.803.804.90U2/V4.006.018.029.98根据测量数据可判断原线圈的匝数是根据测量数据可判断原线圈的匝数是(选填选填“na”或或“nb”).(3)保持原线圈匝数和交流电压均不变保持原线圈匝数和交流电压均不变,给副线圈接上小灯泡给副线圈接上小灯泡,实实验发现验发现,随着副线圈匝数增加随着副线圈匝数增加,小灯泡得到的电压反而减小小灯泡得到的电压反而减小,亮度亮度减弱减弱,可能的原因是可能的原因是.答案答案:(1)BC低压交流电源低压交
