2014-2015学年高中物理 3.4 变压器学案 新人教版选修1-1.doc

‎3.4 变压器 ‎[学习目标定位]　1.了解变压器的基本构造，知道变压器为什么能够改变交流电压及其和实际变压器的区别.2.通过实验和理论探究，总结变压器原、副线圈的电压与两个线圈匝数的关系.3.了解几种常见的变压器类型及其应用.4.体验科学探究过程，提高实验设计与分析论证能力．‎ 一、变压器的结构 ‎1．变压器由铁芯和绕在铁芯上的线圈组成．‎ ‎2．原、副线圈 原线圈：与电源(或电路的上一级)连接的线圈叫原线圈(也叫初级线圈)．‎ 副线圈：与负载(或电路的下一级)连接的线圈叫副线圈(也叫次级线圈)．‎ 二、变压器的工作原理 ‎1．原理 电磁感应现象是变压器的工作基础．当原线圈中的电流变化时，在铁芯中就会产生变化的磁场，就会引起副线圈中的磁通量的变化，从而产生感应电动势．‎ ‎2．变压器的作用：能改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率.‎ 一、变压器的结构 变压器组成如图1所示：‎ 图1‎ ‎1．线圈：由漆包线绕制而成．原线圈连接前一级电路，副线圈连接下一级电路．‎ ‎2．铁芯：由硅钢片叠合而成．‎ ‎3．变压器的符号：如图2所示 图2‎ 二、变压器的工作原理 ‎[问题设计]‎ 5‎ ‎1．把学生电源、可拆变压器、灯泡按图3和图4连接并分别通入直流电和交流电，观察灯泡是否发光．通入交流电时取下可拆变压器的一块铁芯，使其不闭合，观察灯泡亮度是否变化？‎ ‎　‎ 图3　　　　　　　　　图4　‎ 答案　通入直流电时灯泡不发光，通入交流电时灯泡发光．通入交流电时取下可拆变压器的一块铁芯，使其不闭合，灯泡亮度明显减弱或不发光．‎ ‎2．理论探究：为什么变压器通以恒定电流灯不发光，而交变电流通过变压器能让灯发光？变压器的铁芯起什么作用？‎ 答案　原线圈中通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中磁场的强弱和方向也都在不断变化．副线圈与原线圈是套在同一个铁芯上的，通过副线圈的磁场也在不断变化，于是就在副线圈内产生了感应电动势．变压器的铁芯起通畅磁回路，减小漏磁的作用．‎ ‎[要点提炼]‎ ‎1．变压器工作的基本原理和发电机一样，也是电磁感应现象．‎ ‎2．当原线圈两端加交变电压时，原线圈中就有交变电流，铁芯中产生交变的磁场，在原、副线圈中都要引起感应电动势，如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生感应电流，它也要在铁芯中产生交变的磁场，在原、副线圈中同样要引起感应电动势，在原、副线圈中由于有交变电流而发生互感现象．‎ ‎3．穿过每匝线圈中的磁通量的变化率是一样的，因此每匝线圈中产生的感应电动势大小相等，匝数越多，总感应电动势越大．‎ ‎4．能量转换：变压器是把电能转化为磁场能，又把磁场能转化为电能的装置．‎ 三、变压器的电压比和电流比 ‎[问题设计]‎ ‎1．你能根据变压器的工作原理推导出原、副线圈两端电压的关系吗？‎ 答案　设原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，由于穿过原、副线圈的磁通量的变化率相同，设在原、副线圈中产生的感应电动势分别为E1和E2，由法拉第电磁感应定律得E1＝n1，E2＝n2，则有＝.‎ 对于理想变压器E1＝U1，E2＝U2，所以＝.‎ 这就是电压比关系，即原、副线圈的电压与对应匝数成正比．‎ ‎2．变压器既是改变交流电压的装置，又是电能的传输装置．如果变压器没有电能损失，那么变压器的输入功率与输出功率有何关系？如何用图5中的物理量表示这种关系？原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？‎ 图5‎ 答案　功率关系：P入＝P出，也可以表示为：I1U1＝I2U2；‎ 5‎ 原、副线圈中的电流与匝数的关系．由I1U1＝I2U2和＝得：＝.‎ ‎[要点提炼]‎ ‎1．电压比：设原线圈匝数n1，输入电压U1，副线圈匝数n2，输出电压U2，则＝.‎ ‎(1)n1>n2，是降压变压器，用户附近的变电室内的变压器一般是降压变压器．‎ ‎(2)n1