人教版高中物理选择性必修第二册第三章交变电流3变压器第1课时变压器的原理课件（36页ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选择性必修第二册第三章交变电流3变压器第1课时变压器的原理课件（36页ppt） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 5.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-05-19 07:50:04 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
第三章 交变电流
3.变压器
第1课时 变压器的原理
核心素养：
1. 了解理想变压器的概念，解释互感现象，解决实际问题.（物理观念）
2. 理解变压器的工作原理，并运用电磁感应的规律进行解释.（科学思维）
3. 了解变压器在实际中的应用，如无线充电技术等.（科学态度与责任）
第*页
研习任务一 变压器的工作原理
合作 讨论
如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈（原线圈） 通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈（副线圈）连到小灯泡上.连接电 路，接通电源，小灯泡能发光.
两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？
提示：当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期 性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右线圈中会产生感应电动势，右线圈 作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.
教材 认知
1. 变压器的构造：由 和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示.
甲 乙
（1）原线圈：与 连接的线圈，也叫 .
（2）副线圈：与 连接的线圈，也叫 .
闭合铁芯
交流电源
初级线圈
负载
次级线圈
2. 变压器的工作原理
变压器工作的基础是 现象，电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过 原线圈，也同时穿过 线圈，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 .
3. 作用：改变交变电流的电压， （填“改变”或“不改变”）交变电流 的周期和频率.
互感
副
感应电动势
不改变
4. 理想变压器：没有 的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型.
（1）原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”.
（2）原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”.
（3）闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”.
能量损耗
要点 归纳
1. 变压器不改变交变电流的周期和频率.
2. 变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用.
3. 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.
4. 变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，通过铁芯使变化的磁场几乎全部穿过了副线 圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量.
研习 经典
A. 理想变压器能够使电压升高，同时电流变大
B. 原、副线圈具有相同的磁通量及变化率，产生的感应电动势也相同
C. 原、副线圈没有电阻，铁芯中不会产生涡流
D. 原线圈往往匝数少，绕线粗，电流大
解析：理想变压器原、副线圈功率相等，即U1I1＝U2I2，不可能同时使电压升高，电 流增大，A错误；原、副线圈匝数不同，感应电动势不同，B错误；理想变压器不考 虑绕线铜损，铁芯的铁损，可以认为线圈无电阻，铁芯不产生涡流，C正确；原、副 线圈中匝数少的一边，电流大，绕线粗，但不一定作为原线圈使用，D错误.
C
名师点评
此类问题主要考查理想变压器的工作原理，一定要知道怎么才算是理想变压器， 以及理想变压器是如何实现电压变化的.
对应 训练
A. 原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能
B. 铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险
C. 变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小
D. 当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
解析：铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B 错误；变压器对恒定电流不起作用，D错误.
AC
第*页
研习任务二 理想变压器 电压与匝数的关系
要点 归纳
（1）当有n2＞n1时，U2＞U1，是升压变压器；
当n2＜n1时，U2＜U1，是降压变压器.
（2）当有多个副线圈时，则有
2. 功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，有P入＝P出.
3. 电流关系
（2）当有多个副线圈时，有I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，得n1I1＝n2I2＋n3I3＋….
研习 经典
A. 通过原线圈和副线圈的交流电的频率之比为5∶1
B. 电流表的示数为0.1 A
C. 电压表的示数为1 100 V
D. 电阻R的电功率为44 W
B
名师点评
变压器改变电压、电流，不改变频率，利用变压器电压、电流与匝数之间的关 系，求出电压、电流后结合电学公式计算出其他电学物理量.
对应 训练
B
第*页
研习任务三 几种常见的变压器
合作 讨论
变压器在我们生活当中非常常见，请列举出几个生活中常见的变压器.
提示：街头变压器把高电压降为220 V的民用电压；手机充电器也是变压器，把220 V 的电压降为5 V的低电压；家用电器里面也有小型的变压器.
要点 归纳
1. 自耦变压器
如图甲、乙所示是自耦变压器的示意图.这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈. 如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈 的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压.
甲 乙 丙
调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图丙所示.线圈AB绕在一个圆环形的铁 芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2.
2. 互感器
交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流.互感器是 利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器.
（1）电压互感器：实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压.（如图甲所示）
（2）电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流.（如图乙所示）
甲 乙
研习 经典
A
A. 是一种降压变压器
B. 能测量直流电路中某一用电器两端的电压
C. 原、副线圈中电流的频率不同
D. 副线圈两端的电压高于原线圈两端的电压
名师点评
高中阶段接触到的变压器原理都是一样的，无论是互感器还是自耦变压器只要正 确判断出原线圈和副线圈，就可以用理想变压器的相关知识去解决问题.
对应 训练
A. U2＞U1
B. R中电流的频率增大
C. R中电流的有效值增大
D. 变压器输入功率减小
D
知识 构建
第*页
课后提素养 深刻剖析 提升能力
基础 题组
1. 判断正误.
√
×
×
√
1
2
3
A. S与a接通的瞬间，R中无感应电流
B. S与a接通稳定后，R两端的电压为0
C. S与b接通稳定后，R两端的电压为3 V
D. S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为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
中档 题组
A. 穿过通有正弦式交变电流的原线圈的磁通量不变
B. 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：通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量是按照正弦规律周期性变化 的，故A错误；由于是理想变压器，穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相 等，故B正确；穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势，符合法拉 第电磁感应定律，故C正确；变压器的工作原理是互感现象，原、副线圈并没有 直接相连，故D错误.
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. 电流互感器也可以串联在零线上测电流
B. 互感器甲是电压互感器，互感器乙是电流互感器
C. 互感器甲是电流互感器，互感器乙是电压互感器
D. 输电线的输送功率为2.64×105 W
1
2
3
1
2
3
第三章 交变电流
3.变压器
第1课时 变压器的原理
核心素养：
1. 了解理想变压器的概念，解释互感现象，解决实际问题.（物理观念）
2. 理解变压器的工作原理，并运用电磁感应的规律进行解释.（科学思维）
3. 了解变压器在实际中的应用，如无线充电技术等.（科学态度与责任）
第*页
研习任务一 变压器的工作原理
合作 讨论
如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈（原线圈） 通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈（副线圈）连到小灯泡上.连接电 路，接通电源，小灯泡能发光.
两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？
提示：当左边线圈加上交流电压时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期 性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右线圈中会产生感应电动势，右线圈 作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光.
教材 认知
1. 变压器的构造：由 和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示.
甲 乙
（1）原线圈：与 连接的线圈，也叫 .
（2）副线圈：与 连接的线圈，也叫 .
闭合铁芯
交流电源
初级线圈
负载
次级线圈
2. 变压器的工作原理
变压器工作的基础是 现象，电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过 原线圈，也同时穿过 线圈，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 .
3. 作用：改变交变电流的电压， （填“改变”或“不改变”）交变电流 的周期和频率.
互感
副
感应电动势
不改变
4. 理想变压器：没有 的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型.
（1）原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”.
（2）原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”.
（3）闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”.
能量损耗
要点 归纳
1. 变压器不改变交变电流的周期和频率.
2. 变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用.
3. 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.
4. 变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，通过铁芯使变化的磁场几乎全部穿过了副线 圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量.
研习 经典
A. 理想变压器能够使电压升高，同时电流变大
B. 原、副线圈具有相同的磁通量及变化率，产生的感应电动势也相同
C. 原、副线圈没有电阻，铁芯中不会产生涡流
D. 原线圈往往匝数少，绕线粗，电流大
解析：理想变压器原、副线圈功率相等，即U1I1＝U2I2，不可能同时使电压升高，电 流增大，A错误；原、副线圈匝数不同，感应电动势不同，B错误；理想变压器不考 虑绕线铜损，铁芯的铁损，可以认为线圈无电阻，铁芯不产生涡流，C正确；原、副 线圈中匝数少的一边，电流大，绕线粗，但不一定作为原线圈使用，D错误.
C
名师点评
此类问题主要考查理想变压器的工作原理，一定要知道怎么才算是理想变压器， 以及理想变压器是如何实现电压变化的.
对应 训练
A. 原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能
B. 铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险
C. 变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小
D. 当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
解析：铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B 错误；变压器对恒定电流不起作用，D错误.
AC
第*页
研习任务二 理想变压器 电压与匝数的关系
要点 归纳
（1）当有n2＞n1时，U2＞U1，是升压变压器；
当n2＜n1时，U2＜U1，是降压变压器.
（2）当有多个副线圈时，则有
2. 功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，有P入＝P出.
3. 电流关系
（2）当有多个副线圈时，有I1U1＝I2U2＋I3U3＋…，得n1I1＝n2I2＋n3I3＋….
研习 经典
A. 通过原线圈和副线圈的交流电的频率之比为5∶1
B. 电流表的示数为0.1 A
C. 电压表的示数为1 100 V
D. 电阻R的电功率为44 W
B
名师点评
变压器改变电压、电流，不改变频率，利用变压器电压、电流与匝数之间的关 系，求出电压、电流后结合电学公式计算出其他电学物理量.
对应 训练
B
第*页
研习任务三 几种常见的变压器
合作 讨论
变压器在我们生活当中非常常见，请列举出几个生活中常见的变压器.
提示：街头变压器把高电压降为220 V的民用电压；手机充电器也是变压器，把220 V 的电压降为5 V的低电压；家用电器里面也有小型的变压器.
要点 归纳
1. 自耦变压器
如图甲、乙所示是自耦变压器的示意图.这种变压器的特点是铁芯上只绕有一个线圈. 如果把整个线圈作原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压；如果把线圈 的一部分作原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压.
甲 乙 丙
调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图丙所示.线圈AB绕在一个圆环形的铁 芯上，AB之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以调节输出电压U2.
2. 互感器
交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流.互感器是 利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器.
（1）电压互感器：实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压.（如图甲所示）
（2）电流互感器：实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流.（如图乙所示）
甲 乙
研习 经典
A
A. 是一种降压变压器
B. 能测量直流电路中某一用电器两端的电压
C. 原、副线圈中电流的频率不同
D. 副线圈两端的电压高于原线圈两端的电压
名师点评
高中阶段接触到的变压器原理都是一样的，无论是互感器还是自耦变压器只要正 确判断出原线圈和副线圈，就可以用理想变压器的相关知识去解决问题.
对应 训练
A. U2＞U1
B. R中电流的频率增大
C. R中电流的有效值增大
D. 变压器输入功率减小
D
知识 构建
第*页
课后提素养 深刻剖析 提升能力
基础 题组
1. 判断正误.
√
×
×
√
1
2
3
A. S与a接通的瞬间，R中无感应电流
B. S与a接通稳定后，R两端的电压为0
C. S与b接通稳定后，R两端的电压为3 V
D. S与b接通稳定后，原、副线圈中电流的频率之比为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
中档 题组
A. 穿过通有正弦式交变电流的原线圈的磁通量不变
B. 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：通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量是按照正弦规律周期性变化 的，故A错误；由于是理想变压器，穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相 等，故B正确；穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势，符合法拉 第电磁感应定律，故C正确；变压器的工作原理是互感现象，原、副线圈并没有 直接相连，故D错误.
BC
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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
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互感器甲 互感器乙
BD
A. 电流互感器也可以串联在零线上测电流
B. 互感器甲是电压互感器，互感器乙是电流互感器
C. 互感器甲是电流互感器，互感器乙是电压互感器
D. 输电线的输送功率为2.64×105 W
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