2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册 3.3变压器 课件（30张PPT）
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年人教版（2019）选择性必修第二册 3.3变压器 课件（30张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-05-23 06:37:52 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
第三章 交变电流
第三节 变压器
第三节|变压器
核心素养点击
物理观念 知道变压器的构造及几种常见的变压器；理解变压器的工作原理及理想变压器的特点
科学思维 从理想变压器概念的引入让学生了解物理模型建立的基础和建立的意义
科学探究 通过探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验，培养学生的实验能力和处理实验数据及总结概括的能力
科学态度与责任 通过自主探究和小组合作，了解变压器的构造和主要功能，培养学生自主探究、合作学习的能力
思维导图
新课引入新知初感悟
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而我国日常照明电路的电压是220V，那么该如何解决这一问题呢？
这节课我们就来学习解决这一问题的利器——变压器。
例举生活中各种电器的额定电压
一、变压器的原理
【教师演示】
教师演示可拆式变压器，引导学生观察变压器的构造。
对应可拆式变压器实物和教材中的图片介绍变压器的构造及标示符号，说明闭合铁芯是由极薄且彼此绝缘的硅钢片叠压而成的。
【思考】
1、变压器的铁芯为什么由极薄且彼此绝缘的硅钢片叠压而成？
防止涡流的产生，以免造成电能的损失。
变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。
2、如可拆式变压器图所示，当原线圈接入交流电源，在副线圈中能否产生感应电动势？感应电动势的大小与副线圈的匝数有无关系？
在原线圈两端接交流电压，线圈中形成交变电流，产生变化的磁场。变化的磁场经闭合铁芯穿过原线圈的同时也穿过副线圈，形成一个闭合的磁路，变化的磁场使副线圈中产生感应电动势。当副线圈的匝数改变时，每一匝产生的感应电动势不变，由于副线圈匝数的改变，副线圈产生的感应电动势就会发生改变，达到改变电压的目的。
【思考与讨论】
变压器工作时，如何实现能量的传递？
从能量的角度，变压器不能产生电能，它只是利用闭合铁芯通过交变磁场将电能从原线圈转移到副线圈，实现电能——磁场能——电能的转化。
【小结】
1、在变压器原、副线圈中由于交变电流而发生电磁感应的现象是互感现象。
2、互感现象是变压器工作的基础。变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。
3、变压器是依据电磁感应原理工作的，因此只能工作在交流电路中。如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不会引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用。
二、电压与匝数的关系
【思考与讨论】
变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数有什么关系呢？
【设计实验】
1、实验电路：如图所示。
2、操作方法：控制变量法。
3、实验步骤：
①按实验电路连接好实验器材。
②保持原线圈的匝数不变，增加或减少副线圈的匝数，测量副线圈两端的电压。
③保持副线圈的匝数不变，增加或减少原线圈的匝数，测量副线圈两端的电压。
④分析实验数据，得出实验结论。
4、实验表格：
100 10 10
100 20 5
200 20 10
【注意事项】
（1）输入电压不超过12 V。
（2）手不能接触裸露的导线、接线柱。
（3）电压表先用最大量程试测，然后再选用适当挡位进行测量。
【实验结论】
在实验误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比，即 。
【小结】
（1）理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器，是一个理想化模型。
（2）电压与匝数的关系：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比，即 。
小组讨论
（1）如何获得比原线圈电压更高的电压或者更低的电压？
由理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系可知，当时，可获得更高电压；当 时，可获得更低电压。
（2）理想变压器的输入功率和输出功率相等吗？
理想变压器的能量没有损失，故它的输入功率等于输出功率。
（3）你能推导出理想变压器原、副线圈中的电流大小与线圈匝数的关系吗？
由功率关系可知，当只有一个副线圈时有，可得，即。
当有多个副线圈时，，可得
【总结】
1、由可知，对于只有一个副线圈的理想变压器，电流和匝数成反比。因此，变压器中高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制。
2、理想变压器的电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立，而电流关系要分副线圈有一个还是多个两种情形。
3、理想变压器能改变交变电流的电压、电流，但不能改变电功率和交变电流的频率，输入功率总等于输出功率，副线圈中交变电流的频率总等于原线圈中交变电流的频率。
4、变压器的电流关系也是有效值（或最大值）间的关系。
【典例】
如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是( )
A.原线圈的输入功率为 220
B.电流表的读数为1 A
C.电压表的读数为 110V
D.副线圈输出交流电的周期为50 s
解题思路：由得， ，故电压表的示数为110 V，C错误；原线圈的输入功率，A错误；由得，B正确；理想变压器不改变交变电流的周期，故副线圈输出交流电的周期，选项D错误
答案：B
【基础练习】
1、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1， .两电表均为理想电表，其中电流表的示数为0.4 A，则( )
A.电阻 中通过的电流的有效值为1 A
B.电压表V的示数为20 V
C.原线圈的输入功率为40 W
D.穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为5:1
答案：B
解析：根据原、副线圈的电流关系可得，则，故A错误；电压表的示数为两端的电压，即，故B正确；负载功率为，原线圈的输入功率与副线圈的输出功率相等，有，故C错误；理想变压器中穿过原、副线圈的磁通量的变化率相等，即穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为1:1，故D错误
2、如图所示，理想自耦变压器是在铁芯上只绕一个线圈，移动开关S，可以改变原线圈的匝数和两个接线柱将线圈三等分，开关接时，电压表的读数为，电流表的读数为，电阻消耗的电功率为，开关接时，电压表的读数为，电流表的读数为 ，电阻 消耗的电功率为，则（ ）
A. B. C. D.
答案：AC
解析：设输入电压为U，由于a和b两个接线柱将线圈等分为三份，所以开关接a时， ，开关接b时， ，所比，故AC正确。
3、含有理想变压器的电路如图所示， 为“24 V 2 W”的灯泡， 为理想交流电压表，端接正弦式交流电源(输出电压的有效值恒定).当开关S闭合时，灯泡均正常发光.下列说法正确的是( )
A.变压器原副线圈匝数比为1:2
B.电压表的示数为72 V
C.变压器的输入功率为8 W
D.若在副线圈上再并联一个相同的灯泡，灯泡可能会烧坏
答案： BD
解析：副线圈中流过每个灯泡的电流，原线圈中的电流也为，副线圈中的电流，则原、副线圈的匝数比为，故A错误；副线圈两端电压为 ，则根据变压比公式得原线圈两端电压，则电压表示数为，故B正确；副线圈输出的功率，则变压器的输入功率为4 W，故C错误；若在副线圈上再并联一个相同的灯泡，则副线圈中的电流增大，原线圈中的电流也增大，超过的额定电流，灯泡可能会烧坏，故D正确
谢谢！
第三章 交变电流
第三节 变压器
第三节|变压器
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物理观念 知道变压器的构造及几种常见的变压器；理解变压器的工作原理及理想变压器的特点
科学思维 从理想变压器概念的引入让学生了解物理模型建立的基础和建立的意义
科学探究 通过探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验，培养学生的实验能力和处理实验数据及总结概括的能力
科学态度与责任 通过自主探究和小组合作，了解变压器的构造和主要功能，培养学生自主探究、合作学习的能力
思维导图
新课引入新知初感悟
在我们使用的各种用电器中，所需的电源电压各不相同，而我国日常照明电路的电压是220V，那么该如何解决这一问题呢？
这节课我们就来学习解决这一问题的利器——变压器。
例举生活中各种电器的额定电压
一、变压器的原理
【教师演示】
教师演示可拆式变压器，引导学生观察变压器的构造。
对应可拆式变压器实物和教材中的图片介绍变压器的构造及标示符号，说明闭合铁芯是由极薄且彼此绝缘的硅钢片叠压而成的。
【思考】
1、变压器的铁芯为什么由极薄且彼此绝缘的硅钢片叠压而成？
防止涡流的产生，以免造成电能的损失。
变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。
2、如可拆式变压器图所示，当原线圈接入交流电源，在副线圈中能否产生感应电动势？感应电动势的大小与副线圈的匝数有无关系？
在原线圈两端接交流电压，线圈中形成交变电流，产生变化的磁场。变化的磁场经闭合铁芯穿过原线圈的同时也穿过副线圈，形成一个闭合的磁路，变化的磁场使副线圈中产生感应电动势。当副线圈的匝数改变时，每一匝产生的感应电动势不变，由于副线圈匝数的改变，副线圈产生的感应电动势就会发生改变，达到改变电压的目的。
【思考与讨论】
变压器工作时，如何实现能量的传递？
从能量的角度，变压器不能产生电能，它只是利用闭合铁芯通过交变磁场将电能从原线圈转移到副线圈，实现电能——磁场能——电能的转化。
【小结】
1、在变压器原、副线圈中由于交变电流而发生电磁感应的现象是互感现象。
2、互感现象是变压器工作的基础。变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。
3、变压器是依据电磁感应原理工作的，因此只能工作在交流电路中。如果变压器接入直流电路，原线圈中的电流不变，在铁芯中不会引起磁通量的变化，没有互感现象出现，变压器起不到变压作用。
二、电压与匝数的关系
【思考与讨论】
变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数有什么关系呢？
【设计实验】
1、实验电路：如图所示。
2、操作方法：控制变量法。
3、实验步骤：
①按实验电路连接好实验器材。
②保持原线圈的匝数不变，增加或减少副线圈的匝数，测量副线圈两端的电压。
③保持副线圈的匝数不变，增加或减少原线圈的匝数，测量副线圈两端的电压。
④分析实验数据，得出实验结论。
4、实验表格：
100 10 10
100 20 5
200 20 10
【注意事项】
（1）输入电压不超过12 V。
（2）手不能接触裸露的导线、接线柱。
（3）电压表先用最大量程试测，然后再选用适当挡位进行测量。
【实验结论】
在实验误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比，即 。
【小结】
（1）理想变压器：没有能量损失的变压器叫作理想变压器，是一个理想化模型。
（2）电压与匝数的关系：理想变压器原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比，即 。
小组讨论
（1）如何获得比原线圈电压更高的电压或者更低的电压？
由理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系可知，当时，可获得更高电压；当 时，可获得更低电压。
（2）理想变压器的输入功率和输出功率相等吗？
理想变压器的能量没有损失，故它的输入功率等于输出功率。
（3）你能推导出理想变压器原、副线圈中的电流大小与线圈匝数的关系吗？
由功率关系可知，当只有一个副线圈时有，可得，即。
当有多个副线圈时，，可得
【总结】
1、由可知，对于只有一个副线圈的理想变压器，电流和匝数成反比。因此，变压器中高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制；低压线圈匝数少而通过的电流大，应用较粗的导线绕制。
2、理想变压器的电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立，而电流关系要分副线圈有一个还是多个两种情形。
3、理想变压器能改变交变电流的电压、电流，但不能改变电功率和交变电流的频率，输入功率总等于输出功率，副线圈中交变电流的频率总等于原线圈中交变电流的频率。
4、变压器的电流关系也是有效值（或最大值）间的关系。
【典例】
如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2:1，电流表、电压表均为理想电表.下列说法正确的是( )
A.原线圈的输入功率为 220
B.电流表的读数为1 A
C.电压表的读数为 110V
D.副线圈输出交流电的周期为50 s
解题思路：由得， ，故电压表的示数为110 V，C错误；原线圈的输入功率，A错误；由得，B正确；理想变压器不改变交变电流的周期，故副线圈输出交流电的周期，选项D错误
答案：B
【基础练习】
1、如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5:1， .两电表均为理想电表，其中电流表的示数为0.4 A，则( )
A.电阻 中通过的电流的有效值为1 A
B.电压表V的示数为20 V
C.原线圈的输入功率为40 W
D.穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为5:1
答案：B
解析：根据原、副线圈的电流关系可得，则，故A错误；电压表的示数为两端的电压，即，故B正确；负载功率为，原线圈的输入功率与副线圈的输出功率相等，有，故C错误；理想变压器中穿过原、副线圈的磁通量的变化率相等，即穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为1:1，故D错误
2、如图所示，理想自耦变压器是在铁芯上只绕一个线圈，移动开关S，可以改变原线圈的匝数和两个接线柱将线圈三等分，开关接时，电压表的读数为，电流表的读数为，电阻消耗的电功率为，开关接时，电压表的读数为，电流表的读数为 ，电阻 消耗的电功率为，则（ ）
A. B. C. D.
答案：AC
解析：设输入电压为U，由于a和b两个接线柱将线圈等分为三份，所以开关接a时， ，开关接b时， ，所比，故AC正确。
3、含有理想变压器的电路如图所示， 为“24 V 2 W”的灯泡， 为理想交流电压表，端接正弦式交流电源(输出电压的有效值恒定).当开关S闭合时，灯泡均正常发光.下列说法正确的是( )
A.变压器原副线圈匝数比为1:2
B.电压表的示数为72 V
C.变压器的输入功率为8 W
D.若在副线圈上再并联一个相同的灯泡，灯泡可能会烧坏
答案： BD
解析：副线圈中流过每个灯泡的电流，原线圈中的电流也为，副线圈中的电流，则原、副线圈的匝数比为，故A错误；副线圈两端电压为 ，则根据变压比公式得原线圈两端电压，则电压表示数为，故B正确；副线圈输出的功率，则变压器的输入功率为4 W，故C错误；若在副线圈上再并联一个相同的灯泡，则副线圈中的电流增大，原线圈中的电流也增大，超过的额定电流，灯泡可能会烧坏，故D正确
谢谢！