2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第二册）3.3变压器（解析版）.docx

3.3变压器

学习目标

学习目标

课程标准

物理素养

1.了解变压器的构造及工作原理.

2.通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系.

3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系．

物理观念：知道理想变压器是忽略了能量损失的一种理想模型。

科学思维：会推导理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系，会用能量的观点理解变压器的工作原理。

科学探究：经历探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的过程，提高科学探究的能力。

科学态度与责任：在实验中要养成避免触电和安全使用电表的习惯，养成尊重实验数据的严谨科学态度。

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思维导图

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知识梳理

课前研读课本，梳理基础知识：

一、变压器的原理

1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，与负载连接的线圈叫作副线圈．

2．原理：互感现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．

二、电压与匝数的关系

1．理想变压器：没有能量损耗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”．

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eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).

3．两类变压器

副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作升压变压器．

三、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．

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题型精讲

【题型一】变压器的原理

1．变压器的构造

变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成，其构造示意图与电路中的符号分别如图甲、乙所示．

2．变压器的工作原理图

注意(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．

【典型例题1】如图所示是教材插图，介绍火花塞点火原理，一同学课本存在污渍，看不清完整原理图。他根据所学知识，利用一直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，则以下原理图可行的是（）

A． B．

C． D．

【答案】C

【解析】根据变压器原副线圈电压比等于匝数比

可知副线圈匝数应远大于原线圈匝数，因为是直流电源，为了使副线圈产生感应电动势，需要把开关接在原线圈。

故选C。

【对点训练1】如图甲所示为家庭电路中的漏电保护器，其原理简图如图乙所示，变压器原线圈采用双线绕法，由火线和零线并绕而成，副线圈接有控制器，当副线圈两端有电压时，控制器会控制脱扣开关断开，从而起保护作用。关于漏电保护器，下列说法正确的是（）

A．当无漏电时，副线圈内的磁通量不为零

B．当无漏电时，通过副线圈的磁通量随原线圈中电流的增加而增加

C．当站在地面的人误触火线时，脱扣开关会断开

D．当站在绝缘凳上的人双手同时误触火线和零线时，脱扣开关会断开

【答案】C

【解析】AB．控制器中线圈内的磁通量，是由火线和零线中的电流产生的，当无漏电时，火线和零线中的电流等大反向，在副线圈内的磁通量始终为零，故AB错误；

C．当站在地面的人误触火线时，有一部分的电流会通过人体流入大地，火线和零线中的电流不相等，发生漏电现象，则此时线圈中的磁通量不为零，则在次级产生感应电动势，通过控制器，则脱扣开关会自动断开，故C正确；

D．当站在绝缘凳上的人双手同时误触火线和零线时，人相当于一个用电器，火线与零线的电流同时增大，但是电流仍相等，脱扣开关不会断开，故D错误。

故选C。

【题型二】实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

1．实验思路

交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压．线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系．

2．实验器材

多用电表、可拆变压器(如图甲)、学生电源、开关、导线若干

3．实验步骤

(1)按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数．

(2)接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中．

(3)保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值．

(4)保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值．

4．实验结论

实验分析表明，在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即eq\f(U1,U2