2017-2018学年高中物理 第二章 交变电流 第6节 变压器教学案 教科版选修3-2.doc

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1、第6节变_压_器1.变压器由闭合铁芯和原、副线圈构成，它的工作原理是电磁感应。2．理想变压器是忽略漏磁、原副线圈的电阻及变压器本身其他一切能量损耗的变压器。3．理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系为＝；电流与匝数的关系为＝。4．电压互感器是一种降压变压器，它的主要作用是把高电压降为便于测量的低电压，应并联在被测电路上；而电流互感器是一种升压变压器，它的主要作用是把大电流变成小电流，应串联在被测电路中。一、变压器的结构与原理1．变压器的结构变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成，变压器的模型与符号如图26

2、1所示。图261(1)原线圈：与电源相连接的线圈，也叫初级线圈。(2)副线圈：与负载相连接的线圈，也叫次级线圈。2．变压器的原理变压器的工作原理是电磁感应。当原线圈加上交变电压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量，交变的磁通量穿过副线圈产生感应电动势。当副线圈闭合时，就会有交流电通过。3．能量传递电能从原线圈通过磁场传输给副线圈。二、变压器的电压与匝数的关系1．实验探究(1)实验目的：探究变压器原、副线圈匝数与电压的关系。(2)实验器材：原线圈、副线圈、变压器铁芯。(3)实验过程：如图262所示

3、，连接好电路。可先保持原线圈的匝数不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响，然后再保持副线圈匝数不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V。图262(4)实验结论：理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比。即＝。2．升压变压器与降压变压器(1)升压变压器：当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高。(2)降压变压器：当n2

4、等于从输出端输出的电能，故有：I1U1t＝I2U2t。2．电流关系＝。四、电压互感器和电流互感器1．电压互感器用来把高电压变成低电压。副线圈比原线圈匝数少，如图263甲所示，根据已知的变压比可以计算出原线路中的电压。2．电流互感器用来把大电流变成小电流，副线圈比原线圈匝数多，如图乙，根据已知的变流比可以计算出原线路中的电流。图2633．两种互感器的比较(1)两种互感器的连接方式：电压互感器原线圈并联在被测的高压线路上，电流互感器原线圈串联在被测的电路中。(2)两种互感器的特点：电压互感器是一种降压变压器，

5、原线圈匝数多，电流互感器是一种升压变压器，副线圈匝数多。(3)使用互感器时，一定要将互感器的外壳和副线圈接地。此外，电流互感器在使用时绝对不允许副线圈开路。1．自主思考——判一判(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。(√)(2)学校中用的变压器工作时没有能量损失。(×)(3)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率。(×)(4)电压互感器是一种降压变压器。(√)(5)电压互感器的原线圈应串联在被测电路中。(×)(6)在使用互感器时，互感器的外壳和副线

6、圈应接地。(√)2．合作探究——议一议(1)如图264所示，一蓄电池连接在低压交流变压器上，闭合电键会观察到什么现象？你能解释这种现象发生的原因吗？图264提示：可以观察到闭合电键瞬间灯泡发光，然后熄灭。原因是：恒定电压加在原线圈上瞬间，线圈内的磁通量发生变化，因而副线圈中的磁通量也发生变化，所以由E＝n知，副线圈中有感应电动势，灯泡闪亮，之后原线圈中电流恒定，线圈内的磁通量恒定不变，副线圈中无电动势，因而灯泡闪亮后熄灭。(2)怎样区分升压变压器和降压变压器？提示：根据＝知，当n2>n1时，U2>U1，这

7、种变压器称为升压变压器；当n2

8、要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。由于互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。其能量转换方式为原线圈电能→磁场能→副线圈电能。图2652．理想变压器的理想化条件(1)忽略原、副线圈的内阻即线圈不产生焦耳热(无能量损失)；(2)忽略原、副线圈磁通量的差别即变压器铁芯内无漏磁(磁通量全部集中在铁芯内