高中物理：变压器课件
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高中物理选修课件变压器
变压器作用
在电力系统中，变压器主要用于 电压变换、电流变换、阻抗变换 以及电气隔离等。
工作原理与构造
工作原理
变压器的工作原理基于电磁感应现象，即变化的磁场会在导 体中产生感应电动势。当交流电流通过变压器的初级线圈时 ，会在铁芯中产生交变磁通，从而在次级线圈中感应出电动 势。
构造
变压器主要由铁芯、线圈、绝缘材料、油箱及冷却装置等组 成。其中，铁芯是变压器的磁路部分，线圈是电路部分，绝 缘材料用于保证线圈间及线圈与铁芯间的绝缘性能，油箱及 冷却装置则用于散热。
保护功能及安全操作规范
01
过载保护
变压器具有过载保护功能，当负载超过一定范围时，可自动切断电源，
避免设备损坏。
02
短路保护
当输出端发生短路时，变压器应立即切断电源，防止短路电流对电路造
成损害。
03
安全操作规范
在操作变压器时，应遵循安全规范，如穿戴绝缘手套、使用绝缘工具等
，确保人身安全。同时，要定期检查变压器的绝缘性能、接线是否松动
隔离变压器
初级线圈和次级线圈完全独立，没有电气联系，适用于需要电气隔离的场合， 如医疗设备、音响设备等。
特种变压器简介
01
02
03
04
整流变压器
用于将交流电转换为直流电， 具有较大的输出电流和较低的
输出电压。
电焊变压器
用于焊接工艺，具有较大的输 出电流和较低的输出电压，以
及较高的短路阻抗。
脉冲变压器
THANKS
感谢观看
磁通量与感应电动势关系
磁通量与感应电动势的关系
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与穿过导体回路的磁通量的变化率成正比。因此，在变压器中，当 交流电流通过初级线圈时，会在铁芯中产生交变磁通，从而在次级线圈中感应出电动势。这个感应电动势的大小 与磁通量的变化率以及线圈的匝数有关。
在电力系统中，变压器主要用于 电压变换、电流变换、阻抗变换 以及电气隔离等。
工作原理与构造
工作原理
变压器的工作原理基于电磁感应现象，即变化的磁场会在导 体中产生感应电动势。当交流电流通过变压器的初级线圈时 ，会在铁芯中产生交变磁通，从而在次级线圈中感应出电动 势。
构造
变压器主要由铁芯、线圈、绝缘材料、油箱及冷却装置等组 成。其中，铁芯是变压器的磁路部分，线圈是电路部分，绝 缘材料用于保证线圈间及线圈与铁芯间的绝缘性能，油箱及 冷却装置则用于散热。
保护功能及安全操作规范
01
过载保护
变压器具有过载保护功能，当负载超过一定范围时，可自动切断电源，
避免设备损坏。
02
短路保护
当输出端发生短路时，变压器应立即切断电源，防止短路电流对电路造
成损害。
03
安全操作规范
在操作变压器时，应遵循安全规范，如穿戴绝缘手套、使用绝缘工具等
，确保人身安全。同时，要定期检查变压器的绝缘性能、接线是否松动
隔离变压器
初级线圈和次级线圈完全独立，没有电气联系，适用于需要电气隔离的场合， 如医疗设备、音响设备等。
特种变压器简介
01
02
03
04
整流变压器
用于将交流电转换为直流电， 具有较大的输出电流和较低的
输出电压。
电焊变压器
用于焊接工艺，具有较大的输 出电流和较低的输出电压，以
及较高的短路阻抗。
脉冲变压器
THANKS
感谢观看
磁通量与感应电动势关系
磁通量与感应电动势的关系
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与穿过导体回路的磁通量的变化率成正比。因此，在变压器中，当 交流电流通过初级线圈时，会在铁芯中产生交变磁通，从而在次级线圈中感应出电动势。这个感应电动势的大小 与磁通量的变化率以及线圈的匝数有关。
高中物理选修3-2 第五章交流电-4.变压器(课件)(共70张PPT)
题目 21
A组能力训练题1 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列 的哪个物理量不一定相等：（ B ） A、交变电流的频率 B、电流的有效值 C、电功率 D、磁通量的变化率
22
A组能力训练题2 2、变压器在使用中，下列说法中正确的是（ AC ） A.原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的 增大而增大 B.原线圈输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增 大而增大 C.当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电流 D.当副线圈空载时，原线圈上电压为零
解析：对于一定的变压器来说，U2由U1决定，I1由I2 决定，P1由P2决定。
27
A组能力训练题7
7. 利用如图所示的电流互感器可以测量被测电路中的电
流,若互感器原副线圈的匝数比n1:n2=1:100, 交流电流表 A的示数是50mA，则被测电路的电流为（ B ）
A. 0.5A B. 5A C. 0.5mA D. 50mA
16
例1、 一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别 为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功 率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则 （ BC ） A．U1＞U2，P1＜P2 B．P1＝P2 ，I1＜I2， C．I1＜I2，U1＞U2 D．P1＞P2，I1＞I2
解析：本题根据理想变压器电压与匝数的关系进行求解. 因理想变压器电压与匝数的成正比关系，
U1 U2 ΔU n1 n2 Δn 现副线圈电压下降3V，故U1:n1=3:18，
解得：n1=1320匝。
18
例3、 有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副
线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通,
解见下页 19
解析： 电键接1时，灯均正常发光，表明 I1=I2', I2=4I1，n1/n2=I2/I1=4, 变压器为降压变压器
A组能力训练题1 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列 的哪个物理量不一定相等：（ B ） A、交变电流的频率 B、电流的有效值 C、电功率 D、磁通量的变化率
22
A组能力训练题2 2、变压器在使用中，下列说法中正确的是（ AC ） A.原线圈中输入的电流，随着副线圈中的输出电流的 增大而增大 B.原线圈输入的电压，随着副线圈中的输出电流的增 大而增大 C.当副线圈空载（断路）时，原线圈中无电流 D.当副线圈空载时，原线圈上电压为零
解析：对于一定的变压器来说，U2由U1决定，I1由I2 决定，P1由P2决定。
27
A组能力训练题7
7. 利用如图所示的电流互感器可以测量被测电路中的电
流,若互感器原副线圈的匝数比n1:n2=1:100, 交流电流表 A的示数是50mA，则被测电路的电流为（ B ）
A. 0.5A B. 5A C. 0.5mA D. 50mA
16
例1、 一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别 为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功 率分别为U1和U2、I1和I2、P1和P2，已知n1＞n2，则 （ BC ） A．U1＞U2，P1＜P2 B．P1＝P2 ，I1＜I2， C．I1＜I2，U1＞U2 D．P1＞P2，I1＞I2
解析：本题根据理想变压器电压与匝数的关系进行求解. 因理想变压器电压与匝数的成正比关系，
U1 U2 ΔU n1 n2 Δn 现副线圈电压下降3V，故U1:n1=3:18，
解得：n1=1320匝。
18
例3、 有5个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原副
线圈电路中，如图所示，若将该电路与交流电源接通,
解见下页 19
解析： 电键接1时，灯均正常发光，表明 I1=I2', I2=4I1，n1/n2=I2/I1=4, 变压器为降压变压器
变压器(高中物理教学课件)完整版
典型例题
例3.如图所示，P是电压互感器，Q是电流互感器，
如果两个互感器的变压比和变流比都是50，电压
表的示数为220V，电流表的示数为3A，则输电线
路中的电压和电流分别是( A )
A．11000V，150A
B．1100V，15A
C．4.4V，16.7A
D．4.4V，0.06A
典型例题
例4.如图所示为一理想变压器，其原、副线圈匝
五.变压器的等效电路
1.等效电阻法 理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2原、副线圈 的电压分别为U1、U2， 副线圈负载电阻为 R， 等效电路如图所示，
求 R等效。
法一：U1 U2
n1 n2
U2
n2 n1
U1
左图：P
U
2 2
R
n2 2U12 n12 R
右图：P'
U12 R等效
P
n2 2U12 n12 R
1.变压比：U1 n1 或者U1 U2
U 2 n2
n1 n2
2.功率关系：因没有能量损失
P1 P2 U1I1 U 2I2
3.变流比：由功率关系U1I1
U2I2
I1 I2
U2 U1
I1 I2
n2 n1
或者n1I1
n2I2
4.频率关系：原副线圈频率不变
f1 f2
二.理想变压器变压规律
注意： ①若n1<n2，则U1<U2，这种变压器叫升压变压器 ②若n1>n2，则U1>U2，这种变压器叫降压变压器 ③原副线圈电压比与匝数比成—— 正比 ④原副线圈电流比与匝数比成—— 反比 ⑤原线圈电压与副线圈电压成—— 正比 ⑥原线圈电流与副线圈电流成—— 正比 ⑦变压器电压、频率由输入端决定 ⑧变压器电流、功率由输出端决定
变压器-高二物理课件(人教版2019选择性必修第二册)
变压器原、副线圈电压与匝数的关系
理论推导（理想变压器）
原、副线圈中通过的磁通量始终相同(无漏磁),因此产生的感应电动势分别是：
E1
n1
t
E2
n2
t
若不考虑原副线圈的内阻有
U1 E1
U 2 E2
E1 n1 E2 n2
U1 n1 U 2 n2
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
理想变压器的能量转化：
理想变压器的输出功率等于输入功率
变压器能输送电能是利用了电磁感应。在原线圈上由变化的电流激发了一个变化的磁场，即电场的 能量转变成磁场的能量；通过铁芯使这个变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，于是在副线圈上产生 了感应电流，磁场的能量转化成了电场的能量
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
阻R，当变压器正常工作时，原、副线圈中（ BD）
A．电流频率之比为3：1 B．电压之比为3：1 C．电流之比为3：1 D．功率之比为1：1
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
9．如图甲是线圈线垂直于磁场的轴在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦交流电压图 像，把该交流电压加在如图乙中理想变压器的A、B两端。已知变压器原线圈Ⅰ和副线 圈Ⅱ的匝数比为5:1，交流电流表和交流电压表均为理想电表，电阻R=1Ω，其他各处
互感器
电 压 互 感 器
V
使用时把原线圈与电路并联， 原线圈匝数多于副线圈匝数
电 流 互 感 器
A
使用时把原线圈与电路串联， 原线圈匝数少于副线圈匝数
高中物理选择性必修第二册 第二章：安培力与洛伦兹力 第4节:互感和自感
高中物理 变压器 课件
1.自耦变压器 自耦变压器的原
副线圈共用一个线圈
U1 n1 n2 U2
降压变压器
U1 n1 n2 U2
升压变压器
学以致用，知识延伸
思考：交流电压表有一定的量度范围，它 的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的 电压。如何测量高压线上的交流电压？
2.互感器
钳式电流仪
V
电压互感器
使用时把原线圈与 电路并联，原线圈匝 数多于副线圈匝数
(3)负载制约
①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定， P2＝P负1＋P负2＋…；
②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电 压U2确定，I2＝P2/U2；
③总功率P入＝P线＋P2. 即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
(4)对理想变压器进行动态分析的两种常见情 况
①原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随 负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析 的顺序是R→I1→P2→P1→I1.
2．对副线圈有多个的变压器
U1I1＝U2I2＋U3I3＋…
由 Un11＝Un22＝Un33＝…
⇒
n1I1
＝
n2I2
＋
n3I3
＋…
(1)电压制约
当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时， 输出电压U2由输入电压决定，即U2＝n2U1/n1.
(2)电流制约
当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定， 且输入电压U1确定时，原线圈的电流I1由副 线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1.
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2 则：U1/U2= n1/n2
电压关系
理想变压器原副线圈的端电压之比等于 这两个线圈的匝数之比 U1/U2= n1/n2
n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器 n2 <n1 U2 <U1 -----降压变压器
副线圈共用一个线圈
U1 n1 n2 U2
降压变压器
U1 n1 n2 U2
升压变压器
学以致用，知识延伸
思考：交流电压表有一定的量度范围，它 的绝缘能力也有限，不能直接测量过高的 电压。如何测量高压线上的交流电压？
2.互感器
钳式电流仪
V
电压互感器
使用时把原线圈与 电路并联，原线圈匝 数多于副线圈匝数
(3)负载制约
①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定， P2＝P负1＋P负2＋…；
②变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电 压U2确定，I2＝P2/U2；
③总功率P入＝P线＋P2. 即变压器的输入功率是由输出功率决定的．
(4)对理想变压器进行动态分析的两种常见情 况
①原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随 负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析 的顺序是R→I1→P2→P1→I1.
2．对副线圈有多个的变压器
U1I1＝U2I2＋U3I3＋…
由 Un11＝Un22＝Un33＝…
⇒
n1I1
＝
n2I2
＋
n3I3
＋…
(1)电压制约
当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定时， 输出电压U2由输入电压决定，即U2＝n2U1/n1.
(2)电流制约
当变压器原、副线圈的匝数比(n1/n2)一定， 且输入电压U1确定时，原线圈的电流I1由副 线圈中的输出电流I2决定，即I1＝n2I2/n1.
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1；U2=E2 则：U1/U2= n1/n2
电压关系
理想变压器原副线圈的端电压之比等于 这两个线圈的匝数之比 U1/U2= n1/n2
n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器 n2 <n1 U2 <U1 -----降压变压器
高中物理人教版选修-课件--《变压器》-ppt精品课件
高中物理人教版选修1-1课件：3-4《 变压器 》(共20 张PPT)
四、探究变压器两个线圈的电压关系
高中物理人教版选修1-1课件：3-4《 变压器 》(共20 张PPT)
高中物理人教版选修1-1课件：3-4《 变压器 》(共20 张PPT)
四、探究变压器两个线圈的电压关系-实验结果
1、关系： U 1 = n 1 U 2 n2
高中物理人教版选修1-1课件：3-4《 变压器 》(共20 张PPT)
变压器在电路中的符号:
U1
U2
原线圈
铁芯 副线圈
高中物理人教版选修1-1课件：3-4《 变压器 》(共20 张PPT)
高中物理人教版选修1-1课件：3-4《 变压器 》(共20 张PPT)
三、变压器的作用——改变交流电压
高中物理人教版选修1-1课件：3-4《 变压器 》(共20 张PPT)
课堂练习和课外作业
课堂练习： P63 问题与练习 1、5 课外作业： P63 问题与练习 2、3、4
高中物理人教版选修1-1课件：3-4《 变压器 》(共20 张PPT)
高中物理人教版选修1-1课件：3-4《 变压器 》(共20 张PPT)
【例2】一台理想变压器原线圈的匝数为4400匝,与 220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的 灯泡时,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为( )
3.4《变压器》
教学目标
知识与能力： 了解变压器的构造，知道变压器为什么能够改变交 流的电压。
• 由实验探究总结变压器原、副线圈的电压与两个 线圈匝数的关系。
• 了解几种常见的变压器类型及其应用。 • 体验科学探究过程，培养实验设计与分析论证能
力 实验仪器： • 变压器、学生电源、灯泡
人教版高中物理选修3-2变压器公开课教学课件共16张PPT
C．48mA D．与负载R的值有关
(4)输入电压U1 输出电压U2
2、电路图中变压器符号
n1
n2
无铁芯
n1 n2
有铁芯
（二）理解变压器
问题：变压器原、副线圈不相通，在给 原线圈接交变电源后，副线圈电能是怎 样产生的？
变压器的工作原理 ——互感现象
铁芯
e
原
副
∽U1线 圈
n1 n2
线 圈
U2
0
t1
t2 t3
t
t4
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了 ：
2、能量转化： 电能→磁场能→电能
三、应用理想变压器 P入＝P出 U1/U2=n1/n2 I1/I2=n2/n1
练习1、理想变压器原、副线圈的匝数比
n1:n2＝4：1，当导体棒在匀强磁场中向左做 匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表A1 的示数12mA，则电流表A2的示数为 （B） A．3mA B．0
人教版高中物理选修3-2 变压器公开课教学课件
共16张PPT
2020/9/19
（一）认识变压器
变压器的构造
1、构造示意图(1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成
原 ∽U1线
圈
铁芯
n1 n2
()2)原线圈(初级线圈)
其匝数用n1表示
副
与交变电源相连
线 圈
U2
(3)副线圈(次级线圈)
其匝数用n2表示
与负载相连
电能 → 磁场能 → 电能转化 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)
理想变压器
如果在能量转化的过程中能量损失很 小，能够忽略原、副线圈的电阻，以及各 种电磁能量损失，这样的变压器我们称之 为理想变压器.这是物理学中又一种理想.8V
(4)输入电压U1 输出电压U2
2、电路图中变压器符号
n1
n2
无铁芯
n1 n2
有铁芯
（二）理解变压器
问题：变压器原、副线圈不相通，在给 原线圈接交变电源后，副线圈电能是怎 样产生的？
变压器的工作原理 ——互感现象
铁芯
e
原
副
∽U1线 圈
n1 n2
线 圈
U2
0
t1
t2 t3
t
t4
变压器通过闭合铁芯，利用互感现象实现了 ：
2、能量转化： 电能→磁场能→电能
三、应用理想变压器 P入＝P出 U1/U2=n1/n2 I1/I2=n2/n1
练习1、理想变压器原、副线圈的匝数比
n1:n2＝4：1，当导体棒在匀强磁场中向左做 匀速直线运动切割磁感线时，图中电流表A1 的示数12mA，则电流表A2的示数为 （B） A．3mA B．0
人教版高中物理选修3-2 变压器公开课教学课件
共16张PPT
2020/9/19
（一）认识变压器
变压器的构造
1、构造示意图(1)闭合铁芯 (绝缘硅钢片叠合而成
原 ∽U1线
圈
铁芯
n1 n2
()2)原线圈(初级线圈)
其匝数用n1表示
副
与交变电源相连
线 圈
U2
(3)副线圈(次级线圈)
其匝数用n2表示
与负载相连
电能 → 磁场能 → 电能转化 (U1、I1) (变化的磁场) ( U2、I2)
理想变压器
如果在能量转化的过程中能量损失很 小，能够忽略原、副线圈的电阻，以及各 种电磁能量损失，这样的变压器我们称之 为理想变压器.这是物理学中又一种理想.8V
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二、变压器的工作原理：（互感）
３、理想变压器：
（1）变压器铁芯内无漏磁（电能完全转化、磁损） （2）原、副线圈不计内阻（线圈不发热、铜损）
(3) 铁芯不发热(由于有涡流而发热、铁损)
三、理想变压器的变压规律
研究原副线圈两端电压关系
次
数：
１、为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要
一、变压器的构造 （1）闭合铁芯 （绝缘
1.示意图 2.构造： 硅钢片叠合而成）（2）
原 线 ∽ U1 圈
铁 芯
n1 n2
U2 ∽
副
线
原线圈（初级线圈）： 匝数n1
（3）副线圈（次级线 圈）：匝数n2
圈 （4）输入电压：U1;
输出电压：U2.
一、变压器的构造 3.电路图中符号
n1
n2
∽ U1
n1 n2 U2 ∽
变压器
照明灯电压------220伏 机床上照明灯------36伏 半导体收音机电源电压不超过10伏 大型发电机交流电压------几万伏 远距离输电------几十万伏 电视机显像管却需要10000V以上电压 交流便于改变电压，以适应各种不同的需要
变压器就是改变交流电压的设备
几种常见的变压器
若不考虑原副线圈的内阻， 则U1=E1；U2=E2 则：U1/U2= n1/n2
I1
U1 n1
I2
n2 U2
E1/n1= E2/n2
三、理想变压器的变压规律 理想变压器原副线圈的端电压之比等于 这两个线圈的匝数之比 U1/U2= n1/n2
n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器
n2 <n1 U2 <U1 -----降压变压器
铁芯与线圈互相绝缘
问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？
变压器原副线圈不相通，那么在给原线 圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎 样产生的？
二、变压器的工作原理：（互感）
１、原线圈中交变电流→铁芯中产生交变磁通量→副 线圈中产生感应电动势E2
副线圈中交变电流→铁芯中产生交变磁通量→原线圈 中产生感应电动势E1 ２、能量转化：电能→磁场能→电能
压表示数为___0_____V,电流表示数为___0___A.
（2）当原线圈接在220V交变电源上时，电压
表示数为___4_4____V，电流表示数为__0_.4__4__A, 此时输入功率为_1__9_.3__6_W.
A
v2
~
六、补充 一个原线圈多个副线圈的理想变压器的电压、电 流关系 （1）电压关系 Ｕ１：Ｕ２：Ｕ３＝ｎ１：ｎ２：ｎ３
超１２Ｖ；不要用手触摸裸露的导线，接线柱．
２、为了多用电表的安全，使用交流电压挡测量电压时，先
用最大的量程接测试，再选用适当的挡位进行测量． 实验结论： 原副线圈两端电压之比等于这两个线圈的匝数比。
三、理想变压器的变压规律 原、副线圈中产生的感应 电动势分别是： E1=n1/ t E2=n2/ t
C.保持U1不变,K合在a处,使P上滑I1将增大 D.保持P的位置不变,K合在a时,若U1增大,I1将增 大
变压器工作时，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，应当用较粗的导 线绕制。 这也是判定高压线圈和低压线 圈的一种方法。
五、几种常用的变压器
1、自耦变压器：升压、降压、调压
特点：只有一个线圈，可升压，也可降压
２、互感器 分类：电压互感器和电流互感器
【例１】一理想变压器，其原线圈2200匝，副 线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻，如图 所示。 （1）当原线圈接在44V直流电源电源上时，电
（2）电流关系
根据P入=P出，I1U1=I2U2+I3U3 I1n1=I2n2+I3n3
例２如图所示是一个理想变压器,K为单刀双掷电键,P 是滑动变阻器滑动触头,U1为加在原线圈两端的电 压,I1为原线圈上的电流强度,则( ABD )
A.保持U1及P的位置不变,K由a合在b时,I1将增大 B.保持P的位置及U1不变,K由b合在a时,R消耗的 功率减小
四、理想变压器的变流规律 问题：原副线圈的电流可能满足何规律？ 1.理想变压器输出功率应等于输入功率
即: P出= P入 U1I1=U2I2 I 1/ I 2= U2 / U1= n2 / n1
2.理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝
数成反比
I 1/ I 2= n2 / n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器