高中物理 第3章 电能的输送与变压器 3.2 变压器为什么能改变电压 3.3电能的开发与利用教师用书 沪科版选修3-2-沪科版高二选修3-2物理学案VIP免费

3.2变压器为什么能改变电压3.3电能的开发与利用学习目标知识脉络1.了解变压器的构造及几种常见的变压器.2.掌握变压器的工作原理及互感现象.(难点)3.掌握理想变压器匝数与电压、电流的关系，并能用它解决基本问题.(重点)4.了解电能的优点及发展前景.变压器[先填空]1.用途变压器是改变交流电压的设备.2.结构变压器主要由闭合的铁心和绕在铁心上的两个或两个以上的线圈组成，如图321所示.图3213.两组概念(1)原线圈与副线圈.原线圈：与电源相连的线圈(也叫初级线圈)，匝数用n1表示.副线圈：与负载相连的线圈(也叫次级线圈)，匝数用n2表示.(2)输入电压与输出电压.输入电压：原线圈两端的电压，用符号U1表示.输出电压：副线圈两端的电压，用符号U2表示.4.常见的变压器(1)电力变压器：用于电能输送，有升压变压器，也有降压变压器，一般功率较大.(2)自耦变压器：只有一个线圈，线圈的起始端既是原线圈的一端，也是副线圈的一端.线圈上有一边刮去了绝缘漆，当金属触头沿此边滑动时，就改变了副线圈的匝数，从而改变了输出电压.(3)互感器：是一种变压器，有电压互感器和电流互感器，用于测量高电压和大电流.(4)电源变压器：用于将220V电压转换成所需要的低压直流电.[再判断]11.变压器的基本原理是电磁感应.(√)2.变压器不能改变恒定电流的电压.(√)[后思考]能否去掉变压器的闭合铁心？【提示】不能.变压器的闭合铁心起导磁作用，如果没有铁心，原线圈电流产生的磁通量只有少量通过副线圈，会有大量的能量损失，变压器效率会很低.故变压器的铁心不可缺少.[合作探讨]如图322所示，是理想变压器的结构示意图和电路符号.结构示意图电路符号图322探讨1：由图可知，变压器的原、副线圈之间并没有导线相连，副线圈却能输出电流，这是什么原因？【提示】互感现象是变压器工作的基础.电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场.由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流.恒定不变的电流不能产生变化的磁场，不满足产生感应电动势的条件，所以变压器不能够改变恒定电流的电压.探讨2：变压器能改变交流电的频率吗？【提示】变压器在工作时，原、副线圈磁通量的变化情况相同，所以变压器不能改变交流电的频率.[核心点击]1.理想变压器(1)没有漏磁(磁感线全部集中在铁芯中).(2)没有能量损失，即铁芯中无内能产生，线圈中无内能产生(线圈电阻忽略不计).2.理想变压器的“两不改变”与“两改变”.(1)两不改变：①不改变功率理想变压器不计铜损、铁损与漏磁，所以输入功率等于输出功率，P入＝P出.当副线圈为断路时，原线圈的输入功率为零.②不改变频率在原线圈中接上周期性变化的电流，在副线圈中会激发出同频率的交变电源.(2)两改变：①改变电压②改变电流.2.两类互感器的特点及电路连接方式(1)互感器本质上是变压器，互感现象在其工作原理的基础上，将互感器分为电压互感器和电流互感器.(2)电压互感器和电流互感器的比较2电压互感器电流互感器原线圈的连接原线圈并联在高压电路中原线圈串联在待测高电流电路中副线圈的连接连接电压表连接电流表互感器的作用将高电压变为低电压将大电流变为小电流结合匝数比可计算出的结果高压电路的电压大电流电路的电流原理图1.一个正常工作的理想变压器的原、副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等()A.交流电的频率B.电流的有效值C.电功率D.磁通量的变化率【解析】一个正常工作的理想变压器，原、副线圈的磁通量的变化率，交流电的频率、电功率均相等，而电流的有效值不一定相等，故选B.【答案】B2.关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C.穿过副线圈磁通量的变化使得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【解析】通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原副线圈通过磁场联系在一起，故D错误.【答案...