物理第五章交变电流5.4变压器教案新人教版选修Word版
物理：5.4《变压器》教案(新人教版选修3-2)
变压器一、素质教育目标(一)知识教学点1．了解变压器的构造及工作原理。
2．掌握理想变压器的电压、电流与匝数间关系。
3．掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。
(二)能力训练点1．通过观察演示实验，培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。
2．从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。
3．从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。
(三)德育渗透点1．通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。
2．让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。
3．培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度。
二、重点、难点、疑点及解决办法1．重点变压器工作原理及工作规律。
2．难点(1)理解副线圈两端的电压为交变电压。
(2)推导变压器原副线圈电流与匝数关系。
(3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义。
3．疑点变压器铁心是否带电即如何将电能从原线圈传输出到副线圈。
4．解决办法(1)通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。
(2)通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系。
(3)通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义。
三、课时安排3课时四、教具准备可拆式变压器、投影交流电流表(2只)、投影交流电压表(2只)、导线若干学生电源、小电珠(5只、2.5V，0.3A)、电键(4只)五、学生活动设计1．通过参与演示实验观察、数据处理、得出结论的全过程，使学生获得新知识。
2．通过提问引发学生思考，并应用学到的知识来解决实际问题。
4．通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。
六、教学过程(一)明确目标通过实验得出变压器工作规律并能运用解决实际问题。
(二)整体感知这节内容承上启下，它是电磁感应知识与交变电流概念的综合应用，体现出了交变电流的优点，为电能输送奠定了基础。
(三)重点、难点的学习与目标完成过程1．引入新课幻灯打出一组数据从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些元件是如何正常工作的呢？出示已拆录音机，指出变压器。
最新人教版选修3-2高中物理第5章5-4变压器教学设计
第四节变压器●本节教材分析变压器是交变电路中常见的一种电器设备，也是远距离输送交流电不可缺少的装置在讲解变压器的原理时，要积极引导生从电磁感应的角度说明：原线圈上加交流电压产生交流电流，铁芯中产生交变磁通量，副线圈中产生交变电动势，副线圈相当于交流电对外界负载供电要向生强调，从能量转换的角度看，变压器是把电能通过磁场能转换成电能的装置，经过转换后一般电压、电流都发生了变化有的生认为变压器铁芯是带电的针对这种错误认识，可让生根据电磁感应原理，经过独立思考了解到变压器铁芯并不带电，铁芯内部有磁场（铁芯外部磁场很弱）要让生明白，互感现象是变压器工作的基础要让生在习电磁感应的基础上理解互感现象这里的关键是明白原线圈和副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量变化时刻都是相同的因而，其中的感应电动势之比只与匝数有关这样，原副线圈的匝数不同，就可以改变电压了要使生明白，理想变压器是忽略了变压器中的能量损耗，它的输出功率与输入功率相等，这样才得出原、副线圈的电压、电流与匝数的关系在解决有两个副线圈的变压器的问题时，不做统一的要求，不必急于去分析这类问题，对有余力的生，可引导他们进行分析讨论变压器在生产和生活中有十分广泛的应用课本中介绍了一些，教中可根据实际情况向生进行介绍，或看挂图、照片、实物或参观，以开阔生眼界，增加实际知识●教目标一、知识目标1知道变压器的构造2理解互感现象，理解变压器的工作原理3理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题4理解理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题5知道课本中介绍的几种常见的变压器二、技能目标1用电磁感应去理解变压的工作原理，培养生综合应用所知识的能力2讲解理想变压器使生了解建立物理模型的意义（抓主要因素，忽略次要因素，排除无关因素）三、情感态度目标1使生体会到能量守恒定律是普遍适用的2培养生实事求是的态度●教重点变压器工作原理●教难点变压器是如何将原线圈的电能传输给副线圈的●教方法实验探究、演绎推理●教用具可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡、自耦变压器、调压器、导线等●课时安排1 课时●教过程一、引入新课［师］在实际应用中，常常需要改变交流的电压大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压各种用电设备所需的电压也各不相同电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压一般半导体收音机的电电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压交流便于改变电压，以适应各种不同需要变压器就是改变交流电压的设备这节课我们习变压器的有关知识二、新课教1变压器原理［师］出示可拆变压器，引导生观察，变压器主要由哪几部分构成？［生］变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成一个线圈跟电连接，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）两个线圈都是绝缘导线绕制成的铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成［师］画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：［演示］将原线圈接照明电，交流电压表接到不同的副线圈上，观察交流电压表是否有示数？［生］电压表有示数且示数不同［师］变压器原、副线圈的电路并不相同，副线圈两端的交流电压是如何产生的？请同们从电磁感应的角度去思考［生］在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势如副线圈是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样引起感应电动势副线圈两端的电压就是这样产生的［师］物理上把原副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象互感现象是变压器工作的基础［生］变压器的铁芯起什么作用？［师］如果无铁芯，并排放置的原副线圈也发生互感现象，但原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能如有铁芯，由于磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率［生］原副线圈中，感应电动势大小跟什么有关系？［师］与线圈中磁通量变化率及线圈匝数成正比师生共同活动：1．实验探究得出理想变压器得变比关系 2．推导理想变压器的变压比公式设原线圈的匝数为N 1，副线圈的匝数为N 2，穿过铁芯的磁通量为Φ，则原副线圈中产生的感应电动势分别为E 1=N 1Δt 1ΦΔ E 2=N 2ΔtΔ2Φ 在忽略漏磁的情况下，ΔΦ1=ΔΦ2，由此可得2121N N E E = 在忽略线圈电阻的情况下，原线圈两端的电压U 1与感应电动势E 1相等，则有U 1=E 1；副线圈两端的电压U 2与感应电动势E 2相等，则有U 2=E 2于是得到2121N N U U = ［师］请同们阅读教材，回答下列问题： （1）什么叫理想变压器？ （2）什么叫升压变压器？ （3）什么叫降压变压器？（4）电视机里的变压器和复读机里的变压器各属于哪一类变压器？ ［生1］忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器，叫做理想变压器［生2］当N 2＞N 1时，U 2＞U 1，这样的变压器叫升压变压器 ［生3］当N 2＜N 1时，U 2＜U 1，这样的变压器叫降压变压器［生4］电视机里的变压器将220 V 电压升高到10000 V 以上属升压变压器；复读机的变压器将220 V 电压降到6 V ，属于降压变压器［师］理想变压器原线圈的输入功率与副线圈的输出功率有什么关系？ ［生］P 出=P 入［师］若理想变压器只有一个副线圈，则原副线圈中的电流I 1与I 2有什么关系？［生］据P 出=U 2I 2，P 入=U 1I 1及P 出=P 入得：U 2I 2=U 1I 1 则：121221N N U U I I == ［师］绕制原副线圈的导线粗细一样吗？［生］粗细不一样高压线圈匝数多而通过的电流小，用较细的导线；低压线圈匝数少而通过的电流大，用较粗的导线2几种常见的变压器［师］变压器的种类很多，请同们阅读教材，了解几种常见的变压器，并回答下列问题：（1）自耦变压器有何特点？（2）自耦变压器如何作升压变压器？又如何作降压变压器？ （3）互感器分为哪几类？ （4）电压互感器的作用是什么？ （5）电流互感器的作用是什么？［生1］自耦变压器只有一个线圈，滑动头位置变化时，输出电压会连续发生变化［生2］若把整个线圈作副线圈，线圈的一部分作原线圈，为升压变压器；若把线圈的一部分作副线圈，整个线圈作原线圈，为降压变压器［生3］互感器分为两类，即电压互感器和电流互感器［生4］电压互感器用把高电压变成低电压它的原线圈并联在高压电路中，副线圈上接入交流电压表，根据电压表测得的电压U 2和变压比，就可以算出高压电路中的电压［生5］电流互感器用把大电流变成小电流它的原线圈串联在被测电路中，副线圈上接入交流电流表根据电流表测得的电流I 2和变流比，可以算出被测电路中的电流三、小结本节课主要习了以下内容： 1变压器主要由铁芯和线圈组成2变压器可改变交变电的电压和电流，利用了原副线圈的互感现象 3理想变压器：忽略一切电磁损耗，有P 输出=P 输入2121N N U U =1221N NI I = 4日常生活和生产中使用各种类型的变压器，但它们遵循同样的原理 四、作业（略） 五、板书设计六、本节优化训练设计1理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2=10∶1, 如图所示在原线圈中输入交变电压，其瞬时表达式为U 1=2202(100π) V ，在副线圈两端接入一灯泡和一只交流电压表，下面说法正确的是A 电压表的示数220 VB 电压表的指针周期性左右偏转 输出交变电压频率减为5 Hz D 灯泡承受电压的最大值是220 V2（1993年全国）如图所示，一理想变压器的原、副线圈分别由双线b 和cd （匝数都为1），f 和g （匝数都为2）组成，用I 1和U 1表示输入电流和电压，I 2和U 2表示输出电流和电压在下列四种连接中，符合12212121,n nI I n n U U ==的是A b 与c 连接，以、d 为输入端；f 与g 相连，以、为输出端Bb 与c 相连，以、d 为输入端；与g 相连，f 与相连为输出端 与c 相连，b 与d 相连为输入端；f 与g 相连，以、为输出端 D 与c 相连，b 与d 相连为输入端；与g 相连，f 、相连为输出端3如图所示的理想变压器供电线路中，若将开关S 闭合，电流表A 1的示数将_______，电流表A 2的示数将_______，电流表A 3的示数将_______，电压表V 1的示数将_______，电压表V 2将_______（不考虑输电线电压损耗）4如图，在、b 两端与、f 两端分别加上220 V 交流电压时，测得c 、d 间与g 、间电压均为110 V ，若分别在c 、d 间与g 、间加110 V 电压，则、b 间与、f 间电压分别为A220 V，220 V B220 V，110 V110 V，110 V D220 V，05在绕制变压器时，将两个线圈绕在如图变压器铁芯的左右两臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂已知线圈1、2的匝数比N1∶N2=2∶1，在不接负载情况下A当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出110 VB当线圈1输入电压220 V时，线圈2输出电压55 V当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压220 VD当线圈2输入电压110 V时，线圈1输出电压110 V参考答案：1A 2AD3V1、V2均不变，A1变大，A2不变，A3变大4B 5D●备课资料理想变压器与实际变压器理想变压器是对实际变压器作理想化处理后得到的结果中物理教材对变压器的讨论，都是在理想化基础上进行的，即认为变压器线圈电阻为零，磁通量全部集中在铁芯中以及变压器运行时内部损耗忽略不计由此导出原、副绕组的电压平衡方程：U 1=E 1，U 2=E 2；电压关系：2121N N U U =;电流关系：1221N NI I =和功率传输关系：P 1=P 2上述关系基本上反映了变压器的运行规律，但理想变压器与实际变压器存在一定的差距，在某些条件下，这种差距还相当大，以致个别公式并不适用下面从四个方面作进一步分析（1）原、副绕组的电压平衡方程实际变压器考虑了线圈电阻以及漏磁通的影响，因此其电压平衡方程为：空载时；负载运行时式中R 1、X 1和R 2、X 2分别为原副绕组的电阻和漏电抗，0⋅I 为空载电流，20⋅U 为副边开路电压由于电流1⋅I （I 0）在R 1、X 1上的压降与主磁感应电动势1⋅E 相比数值很小，可以忽略，故有1⋅U =-1⋅E 同理，如将2⋅I 在R 2和X 2上产生的压降忽略，则在空载和负载下，均有2⋅U =2⋅E 仅考虑数值大小，我们就得到了理想变压器的电压平衡方程：1⋅U =1⋅E ，2⋅U =2⋅E 不过从下面的分析可知，U 2=E 2的处理是近似的（2）原、副绕组的电压关系式对于实际变压器，空载时有U 1E 1,U 20=E 2，因此201U U 21E E =21N N 负载时从图所示的外特性曲线可知，当负载为电阻性及电感性时，U 2随I 2的增大而下降，并且功率因数c φ2愈小，U 2下降愈厉害；当负载为电容性时，U 2随I 2的增大而升高，U 2≠E 2,故21U U ≠2121N N E E =不过由于电压变动率一般在5%左右，所以近似认为21U U =21N N ，即理想变压器的电压关系成立 （3）原、副绕组的电流关系由磁势平衡方程，可得到实际变压器原、副绕组的电流关系：21201⋅⋅⋅-=I N N I I 因为变压器运行在额定负载时，0⋅I 只占1⋅I 的百分之几，故可略去，即有2121⋅⋅-=I N N I 如只考虑数值关系，则有1221N NI I =，这就是理想变压器的电流关系式这里我们要指出，当变压器运行在轻载或空载状态时，I 1/I 2=N 2/N 1不成立，原因是此时0⋅I 与1⋅I 相比，绝对不可以忽略（4）功率传输关系及效率效率曲线实际变压器输入、输出功率关系为P 1=P F +P +P 2，式中P F 为铁损，包括磁滞损耗和涡流损耗；P 为铜损，即电流在线圈电阻上消耗的功率变压器的效率η=P 1/P 2×100%,效率η与输出功率的关系如图所示如忽略P F 和P ，则得到理想变压器功率传输关系：P 1=P 2和η=100%由于大型变压器运行在额定值附近时，效率可达97%~995%，故此时理想变压的关系式均成立不过请注意，当变压器在轻载和空载条件下运行，其效率是比较低的，也就是此时P 1=P 2、η=100%均不成立。
新人教版高中物理选修3-2第五章《变压器》精品教案
学
手机充电器 4.2V 4.4V5.3V 录音机 6V 9V 12V
我们发现不同的用电器所需的额定电压是不同的， 但是我国民用供 电电压均为 220V，怎样才能让这些工作电压不同的用电器正常工 作呢？
过
二、自主、合作、探究 自主、合作、 思考与讨论： 思考与讨论 右图中为了 讨论使小灯泡对于左侧的电源有什 使小灯泡发光， 对于左侧的电源有什么要求？并说明原因。 （提示： 么要求？（3 分钟） 恒定电流、交变电流）
过
程
教
探究：理想变压器的输出电流和输入电流之间的关系 探究：理想变压器的输出电流和输入电流之间的关系 电流和输入电流 1、从能量转化和守恒的角度来分析变压器里面的能量转化情况。 变压器输入的是 ，经过原线圈转化为 ， 通过铁芯传递到副线圈，经过副线圈转化为 。 2、对于理想变压器来说是没有能量损失的，所以理想变压器输入 的能量等于输出的能量， 也就是理想变压器的输出功率等于输入功 率。（输出功率决定输入功率 输出功率决定输入功率） 输出功率决定输入功率 3、理想变压器原副线圈的电流关系是怎样的？（提示：P=UI）
总结本节知识要点（2 分钟）
备注
课下练习 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 （ ） A．交流的频率 B．电流的有效值 C．电功率 D．磁通量变化率 2、理想变压器的原线圈的匝数为 110 匝，副线圈匝数为 660 匝，若原线圈接在 6 V 的电池上，则副线圈两端电压为 （ ） A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V ） 3．理想变压器原、副线圈的电流为 I1、I2，电压为 U1、U2，功率为 P1、P2，关于它们的关系，正确的是 （ A.I2 由 I1 决定 B.U2 与负载有关 D.U1 由 U2 决定 C.P1 由 P2 决定 4．一台理想变压器原、副线圈匝数比为 22∶1，当原线圈两端输入 u1=220 2 sin314t V 的交变电压时，下列说法正确 的是 （ ）
最新人教高中物理教案 第五章 交变电流
第五章交变电流●本章概述本章讲述交变电流知识，是前面学过嘚电和磁嘚知识嘚发展和应用，并且与生产和生活有密切关系.本章重点内容是：交变电流嘚产生原理和变化规律，交变电流嘚性质和特点，变压器嘚工作原理，交变电流嘚传输及应用.这些知识点是高考命题率较高嘚知识点.与直流电相比，交变电流有许多优点，交变电流可以利用升压变压器升高或降低电压，便于远距离输送，可以驱动结构简单运行可靠嘚感应电动机。
为了有利学生学习交流电嘚特点，更好嘚区分交流与直流，本章还介绍了电感和电容在交变电流中嘚作用，使学生了解感抗与容抗嘚有关知识.本章可分为三个单元：第一单元：第一节和第二节，讲交变电流嘚产生和描述.第二单元：第三节，讲电感和电容对交变电流嘚作用.第三单元：第四节和第五节，讲变压器和电能嘚输送.第一节交变电流●本节教材分析为了适应学生嘚接受能力，教材采取从感性到理性、从定性到定量逐渐深入嘚方法讲述这个问题.教材先用教具演示矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时产生交流电，以展示交流电是怎样产生嘚.并强调让学生观察教材图17—2所示线圈通过五个特殊位置时，电流表指针变化嘚情况，分析电动势和电流方向嘚变化，这样学生就会对电动势和电流嘚变化情况有个大致嘚了解.然后让学生用右手定则独立分析线圈中电动势和电流嘚方向.这样能充分调动学生嘚积极性,培养学生嘚观察和分析能力.关于交变电流嘚变化规律,教材利用上章学过嘚法拉第电磁感应定律引导学生进行推导,得出感应电动势嘚瞬时值和最大值嘚表达式,进而根据闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律推出电流与电压瞬时值与最大值嘚表达式.用图表表示交流电嘚变化规律是一种重要嘚方法,这种方法直观、形象,学生容易接受.这样做也是为后面用图象表示三相交流电准备条件,在电磁波嘚教学中还要用到图象嘚方法.在介绍了交流电嘚周期和频率后,可通过练习巩固学生对交流电图象嘚认识.在本节学生第一次接触到许多新名词,如:交流电、正弦交流电、中性面、瞬时值、最大值等.要让学生搞清楚这些名词嘚准确含义.要使学生了解交流电有许多种,正弦交流电是其中简单嘚一种,在本章教材中常把正弦交流电简称交流电.要使学生明确中性面是指与磁场方向垂直嘚平面.中性面嘚特点是:线圈位于中性面时,电动势为零;线圈通过中性面时,电动势嘚方向要改变.要向学生指出,一般科技书中都用小写字母表示瞬时值,用大写字母并加脚标，m表示最大值.●教学目标一、知识目标1.使学生理解交变电流嘚产生原理，知道什么是中性面.2.掌握交变电流嘚变化规律及表示方法.3.理解交变电流嘚瞬时值和最大值及中性面嘚准确含义.二、技能目标1.掌握描述物理量嘚三种基本方法（文字法、公式法、图象法）.2.培养学生观察能力，空间想象能力以及将立体图转化为平面图形嘚能力.3.培养学生运用数学知识解决物理问题嘚能力.三、情感态度目标培养学生理论联系实际嘚思想.●教学重点交变电流产生嘚物理过程嘚分析.●教学难点交变电流嘚变化规律及应用.●教学方法演示法、分析法、归纳法.●教学用具手摇单相发电机、小灯泡、示波器、多媒体教学课件、示教用大嘚电流表.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］出示单相交流发电机，引导学生首先观察它嘚主要构造.［演示］将手摇发电机模型与小灯泡组成闭合电路.当线框快速转动时，观察到什么现象?［生］小灯泡一闪一闪嘚.［师］再将手摇发电机模型与示教电流表组成闭合电路,当线框缓慢转动(或快速摆动)时,观察到什么?［生］电流表指针左右摆动.［师］线圈里产生嘚是什么样嘚电流？请同学们阅读教材后回答.［生］转动嘚线圈里产生了大小和方向都随时间做周期性变化嘚交变电流.［师］现代生产和生活中大都使用交流电.交流电有许多优点，今天我们学习交流电嘚产生和变化规律.二、新课教学1.交变电流嘚产生［师］为什么矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时线圈里能产生交变电流？［生］对这个问题有浓厚嘚兴趣,讨论热烈.［师］多媒体课件打出下图.当abcd线圈在磁场中绕OO′轴转动时,哪些边切割磁感线?［生］ab与cd.［师］当ab边向右、cd边向左运动时,线圈中感应电流嘚方向如何?［生］感应电流是沿着a→b→c→d→a方向流动嘚.［师］当ab边向左、cd边向右运动时,线圈中感应电流嘚方向如何?［生］感应电流是沿着d→c→b→a→d方向流动嘚.［师］正是这两种情况交替出现,在线圈中产生了交变电流.当线圈转到什么位置时,产生嘚感应电动势最大?［生］线圈平面与磁感线平行时,ab 边与cd 边线速度方向都跟磁感线方向垂直,即两边都垂直切割磁感线,此时产生感应电动势最大.［师］线圈转到什么位置时,产生嘚感应电动势最小?［生］当线圈平面跟磁感线垂直时,ab 边和cd 边线速度方向都跟磁感线平行,即不切割磁感线,此时感应电动势为零.［师］利用多媒体课件,屏幕上打出中性面概念:(1)中性面——线框平面与磁感线垂直位置.(2)线圈处于中性面位置时,穿过线圈Φ最大,但t ΔΔφ=0. (3)线圈越过中性面,线圈中I 感方向要改变.线圈转一周,感应电流方向改变两次.2.交变电流嘚变化规律设线圈平面从中性面开始转动,角速度是ω.经过时间t,线圈转过嘚角度是ωt,ab 边嘚线速度v 嘚方向跟磁感线方向间嘚夹角也等于ωt,如右图所示.设ab 边长为L 1,bc 边长L 2,磁感应强度为B ,这时ab 边产生嘚感应电动势多大?［生］e ab =BL 1vsin ωt =BL 1·22L ωsin ωt =21BL 1L 2sin ωt ［师］cd 边中产生嘚感应电动势跟ab 边中产生嘚感应电动势大小相同,又是串联在一起,此时整个线框中感应电动势多大?［生］e =e ab +e cd =BL 1L 2ωsin ωt［师］若线圈有N 匝时,相当于N 个完全相同嘚电源串联,e =NBL 1L 2ωsin ωt,令E m =NBL 1L 2ω,叫做感应电动势嘚最大值,e 叫做感应电动势嘚瞬时值.请同学们阅读教材,了解感应电流嘚最大值和瞬时值.［生］根据闭合电路欧姆定律,感应电流嘚最大值I m =rR E m +,感应电流嘚瞬时值i =I m s i n ωt . ［师］电路嘚某一段上电压嘚瞬时值与最大值等于什么?［生］根据部分电路欧姆定律,电压嘚最大值U m =I m R ,电压嘚瞬时值U =U m sin ωt .［师］电动势、电流与电压嘚瞬时值与时间嘚关系可以用正弦曲线来表示,如下图所示:3.几种常见嘚交变电波形三、小结本节课主要学习了以下几个问题：1.矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向嘚轴匀速转动时，线圈中产生正弦式交变电流.2.从中性面开始计时，感应电动势瞬时值嘚表达式为e =NBS ωs i n ω t ,感应电动势嘚最大值为E m =NBS ω.3.中性面嘚特点：磁通量最大为Φm ，但e =0.四、作业（略）五、板书设计六、本节优化训练设计1.一矩形线圈，绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内嘚固定轴转动，线圈中嘚感应电动势E 随时间t 嘚变化如图所示，则下列说法中正确嘚是A.t 1时刻通过线圈嘚磁通量为零B.t 2时刻通过线圈嘚磁通量嘚绝对值最大C.t 3时刻通过线圈嘚磁通量变化率嘚绝对值最大D.每当电动势E 变换方向时，通过线圈嘚磁通量嘚绝对值都为最大2.一台发电机产生嘚按正弦规律变化嘚感应电动势嘚最大值为311 V ，线圈在磁场中转动嘚角速度是100π rad/s.（1）写出感应电动势嘚瞬时值表达式.（2）若该发电机只与含电阻嘚负载组成闭合电路，电路中嘚总电阻为100 Ω，试写出通过负载嘚电流强度嘚瞬时表达式.在t =1201 s 时电流强度嘚瞬时值为多少？ 3.一个矩形线圈在匀强磁场中转动产生交流电压为u=2202s i n100πt V ，则A.它嘚频率是50 HzB .当t =0时，线圈平面与中性面重合C.电压嘚平均值是220 VD.当t =2001 s 时，电压达到最大值4.交流发电机工作时嘚电动势嘚变化规律为e =E m s i n ω t ，如果转子嘚转速n 提高1倍，其他条件不变，则电动势嘚变化规律将变化为A.e =E m s in 2ω tB.e =2E m s in 2ω tC.e =2E m s in 4ω tD.e =2E m s in ω t参考答案：1.D2.解析：因为电动势嘚最大值E m =311 V ，角速度ω=100 π rad/s ，所以电动势嘚瞬时值表达式是e =311s in 100π t V.根据欧姆定律，电路中电流强度嘚最大值为I m =100311 R E m A=3.11 A ，所以通过负载嘚电流强度嘚瞬时值表达式是i =3.11s in 100π t A. 当t =1201 s 时，电流嘚瞬时值为 i =3.11s in (100π·1201)=3.11×21A=1.55 A. 3.ABD4.B●备课资料1.抽水蓄能发电电被称为现代文明嘚血液.一天当中嘚不同时段,比如生产、生活最忙碌嘚时候,与夜晚夜深人静之际,对电嘚使用量往往相差十分悬殊.而电力又不能直接大量贮存.这就要求电网具有灵活嘚调节能力,在高峰时增加供电,而在低谷时又减少供电.否则电网嘚电压就会与标准不符,不仅用户无法正常用电,电网嘚运行安全也会受到威胁.水电、火电、核电是目前电网大规模发电嘚主要形式,也是电网调节嘚主要形式.其中水电机组开停机迅速,调节能力最强;而火电机组从开机到满负荷工作或反之运行嘚时间往往需要近10个小时,跟不上网内嘚负荷变化,调节能力很差;而核电机组由于技术和安全方面嘚原因,基本上没有调节能力.华北电网占装机容量97%以上嘚是火电机组.华北属于缺电地区,用电高峰时全部机组满负荷运行也难以满足用电需求,所以不得不频繁地拉闸限电;而在低谷时电网内又有大量过剩嘚电能需要削减.那么,是否可以把低谷嘚剩余电量贮存起来,补充高峰时嘚供电不足,从而提高华北电网嘚调节能力呢?循着这样嘚思路,1992年9月,十三陵抽水蓄能电站破土动工了.从工程结构上说,抽水蓄能电站包括两个具有水平垂直高差嘚水库,分别叫作上水库和下水库.十三陵抽水蓄能电站嘚下水库是早已建成嘚十三陵水库;上水库建在十三陵水库左岸蟒山后面嘚上寺沟内.上下水库间嘚落差有480 m.上水库嘚总库容为400万立方米.上下水库之间嘚山体内建有地下厂房和附属洞室,装备了既可做水泵也可做水轮机运行嘚蓄能机组.十三陵抽水蓄能电站嘚地下厂房面积为4000 m 2,它装备嘚是4台20万kW 嘚水泵水轮电动发电机组.连接上下水库和地下厂房嘚水道系统主要由进出水口、调压节隧洞以及隧洞内铺设嘚巨大嘚高压管道组成.抽水蓄能电站是依照能量转换原理工作嘚.在午夜之后嘚用电低谷蓄能机组做水泵运行,用电网内多余嘚电能把水库嘚水抽到上水库,把电能转换成势能贮存起来;在用电高峰时,机组又成为发电机,由上水库向下水库放水,像常规水电站一样,把水嘚势能转换成电能,返送回电网补充供电嘚不足.这样,在蓄水放水,耗电发电嘚循环过程中,电站对电网负荷嘚高峰和低谷起到调节作用.十三陵抽水蓄能电站建成后,每年可吸收16.5亿千瓦时嘚低谷剩余电量,提供12亿千瓦时嘚高峰电量.如果按1千瓦时高峰电量可创4~6元产值计算,每年可创社会产值50~70亿元.更重要嘚是抽水蓄能电站增强了华北电网嘚调节能力,保证了整个电网嘚安全经济运行.目前抽水蓄能发电在我国呈现出蓬勃发展嘚势头.除十三陵抽水蓄能电站外,全国还有好几个抽水蓄能电站,有嘚正在兴建中,有嘚已经投入运行.2.崛起嘚新能源——核电电力是国民经济发展嘚命脉.目前世界电力主要由火电、水电和核电构成.火电是靠燃烧煤、石油等化石燃料获得嘚.作为不可再生嘚自然资源,化石燃料储量有限,而且都是重要嘚化工和轻纺工业原料.化石燃料嘚燃烧还会对环境造成很大污染,是造成“酸雨”“温室效应”等环境问题嘚元凶.水电是可再生资源,而且不会污染环境,但它嘚限制条件较多,如水资源分布不均,水流量嘚季节变化会导致发电量嘚变化.只有核电能够既满足电力需求,又不污染环境.自1954年苏联建成世界上第一座核电站至今,全球已有30多个国家建起了440多台机组,总装机容量达到3亿多千瓦,其中法国、美国、日本、德国、英国等经济发达国家嘚核电都超过本国总发电量嘚20%,法国甚至达到70%以上.作为一个人口众多嘚发展中国家,我国嘚电力工业一直在稳步发展,装机容量和年发电量分别排世界第四位和第三位.但人均发电量排在世界第80位,仅为世界平均水平嘚1/3.1996年全国电力缺口在20%左右,远远不能满足快速增长嘚国民经济发展嘚需求.我国将近70%嘚煤炭资源分布在华北和西北,工业发达和人口密集嘚东南沿海地区嘚煤炭和水力资源都很匮乏,国家每年都要投入巨资进行“北煤南运”.我国初步规划2000~2020年新增装机容量5亿千瓦.如果全部建成火电站发电用煤需要13亿吨,这无论从煤嘚新增产量、远距离运输,还是从生态环境等各方面看,都存在巨大困难,可以说发展核电是中国解决能源问题嘚一条重要途径.有关部门预测,21世纪将是中国核电大发展嘚时期.1991年中国大陆实现了核电零嘚突破.现在已有两座核电站3台核电机组共210万千瓦装机容量,其发电量占全国发电总量嘚1.27%.国家“九五”计划和2010年远景规划目标纲要指出:贯彻因地制宜、水火并举,适当发展核电嘚方针.计划到2010年投运嘚核电站总装机容量达到2000万千瓦左右.目前,东南沿海地区都把建造核电站作为解决当地能源问题嘚重要途径,对发展核电有很高嘚积极性.秦山核电站和大亚湾核电站嘚安全稳定运行为中国嘚核电发展开了个好头，已充分显示了核电安全、清洁、经济嘚优越性.“九五”期间，我国计划建造嘚四座核电站八台机组共660万千瓦,现已全面开始建造.可以说，发展核电已成为我国能源政策嘚一部分，作为20世纪中叶崛起嘚新能源，它在中国有着光明嘚发展前景.。
2019-2020年高中物理 第5章 交变电流 第4节 变压器教案 新人教版选修3
第4节 变压器要点一 变压器两线圈电压、电流与匝数的关系 1．对理想变压器，穿过两个线圈的磁通量始终相同，原线圈产生的电动势为E 1＝n 1ΔΦΔt ，副线圈产生的电动势为E 2＝n 2ΔΦΔt ，E 1E 2＝n 1n 2. 2．互感器(1)电压互感器：用来把高电压变成低电压，它的原线圈并联在高压电路L ，副线圈接入交流电压表，如图5－4－2甲所示．2019-2020年高中物理 第5章 交变电流 第4节 变压器教案 新人教版选修3(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，线圈串联在被测电路中，副线圈接入交流电流表，如图5－4－2乙所示．要点二 解决变压器问题的思路1．电压思路：变压器原、副线圈的电压之比为U 1U 2＝n 1n 2；当变压器有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…… 2．功率思路：理想变压器的输入、输出功率为P 入＝P 出，即P 1＝P 2；当变压器有多个副线圈时P 1＝P 2＋P 3＋……3．电流思路：由I ＝P U 知，对只有一个副线圈的变压器有I 1I 2＝n 2n 1；当变压器有多个副线圈时n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……4．制约思路(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时，输出电压U 2由输入电压决定，即U 2＝n 2U 1n 1，可简述为“原制约副”． (2)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定，且输入电压U 1确定时，原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定，即I 1＝n 2I 2n 1，可简述为“副制约原”． (3)负载制约：①变压器副线圈中的功率P 2由用户负载决定，P 2＝P 负1＋P 负2＋……；②变压器副线圈中的电流I 2由用户负载及电压U 2确定，I 2＝P 2U 2；③总功率P 总＝P 线＋P 2.一、变压器工作时有哪些能量损失？在“变压器”一节中叙述道“变压器工作时，输入的功率一部分从副线圈输出，另一部分消耗在发热上，但是消耗的功率一般不超过百分之几．”消耗功率就是说明存在能量损耗，也就是我们常见的变压器并不是理想变压器，那么，变压器工作时到底有哪些能量损耗？1．铜损：变压器从结构上讲有原线圈和副线圈之分，两个线圈一般都用绝缘铜导线绕制而成，尽管铜的电阻率较小(仅1.7×10－8 Ω/m)，铜导线还是有一定的电阻．根据焦耳定律，当变压器工作，有电流流过铜线圈时，就有热量产生从而导致能量损耗，这种损耗称之为铜损．根据电阻定律可知，长为10 m ，直径为1 mm 的圆柱形铜导线电阻约为0.22 Ω，工作时如果通过的电流为10 A ，则损耗的功率达22 W ，每分钟产生1 320 J 热量．如果是大型变压器，由于线圈的电阻及流过线圈的电流都较大，损耗的功率可达几千瓦．2．铁损：变压器工作时，原线圈中有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，铁芯中就会由于电磁感应而产生涡流，使铁芯大量发热而导致能量损耗，这种损耗叫铁损．为了减少损耗，变压器的铁芯常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成．这样，涡流被限制在狭窄的薄片之中，回路的电阻很大，涡流大为减弱，从而减小了铁损．3．磁损：变压器工作时，有交变电流流过原线圈，在原线圈的铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量绝大部分通过了副线圈，在副线圈中产生感应电动势，但也有很少的一部分磁通量没有通过副线圈，而是通过副线圈以外的空间．据麦克斯韦电磁场理论，这部分变化的磁通量就会在周围空间形成电磁波而损耗一部分能量，这种损耗叫做磁损．变压器工作时，由于损耗的能量只占输入能量的一小部分，效率很高，特别是大型变压器，效率可达97%以上．所以，在实际粗略的计算中常把损耗的能量略去不计，认为变压器的输出功率和输入功率相等，因而称做理想变压器．二、从电磁感应理论角度，分析理想变压器的电动势、电压、电流与匝数的关系1．电动势关系：由于互感现象，且没有漏磁，则原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的ΔΦΔt ，根据法拉第电磁感应定律，有E 1＝n 1ΔΦΔt ，E 2＝n 2ΔΦΔt ，所以E 1E 2＝n 1n 2. 2．电压关系：由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U 1＝E 1，副线圈两端的电压U 2＝E 2，所以U 1U 2＝n 1n 2. (1)U 1U 2＝n 1n 2，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的． (2)输出电压U 2由输入电压U 1和原、副线圈的匝数比共同决定．由U 1U 2＝n 1n 2，得U 1n 1＝U 2n 2＝ΔΦΔt. (3)若变压器有两个副线圈，则有U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝ΔΦΔt .所以有U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3或U 2U 3＝n 2n 3. (4)据U 1U 2＝n 1n 2知，当n 2>n 1时，U 2>U 1，这种变压器称为升压变压器；当n 2<n 1时，U 2<U 1，这种变压器称为降压变压器．3．电流关系：由于不计各种电磁能量的损失，输入功率等于输出功率，即P 1＝P 2.因为P 1＝U 1I 1，P 2＝U 2I 2，则U 1I 1＝U 2I 2，所以I 1I 2＝U 2U 1.又由U 1U 2＝n 1n 2，得I 1I 2＝n 2n 1. 三、变压器问题的易错点1．由I 1I 2＝n 2n 1知，对于只有一个副线圈的变压器：电流与匝数成反比．因此，变压器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．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，而电流关系只适用于有一个副线圈的变压器，若为多个副线圈，电流关系要从功率关系(输入功率总等于输出功率)得出，即U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…，根据U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…，知电流与匝数关系为：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋….3．变压器的输入功率决定于输出功率，同理输入电流决定于输出电流，若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率为零．4．变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变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．5．变压器的电动势关系、电压关系，电流关系是有效值(或最大值)间的关系.一、理想变压器的常规理解【例1】 理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1，以下说法中正确的是( )A ．穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是10∶1B ．穿过原、副线圈每一匝磁通量的变化率相等C ．原、副线圈每一匝产生的电动势瞬时值之比为10∶1D ．正常工作时原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1解析 此题考查的是对变压器原理的掌握，对理想变压器，A 选项认为无磁通量损漏，因而穿过两个线圈的交变磁通量相同，磁通量变化率相同，因而每匝线圈产生的感应电动势相等，才导致电压与匝数成正比．D 选项认为可以忽略热损耗，故输入功率等于输出功率．答案 BD二、变压器中的三种关系【例2】 如图5－4－3所示为一理想变压器，原线圈的输入电压U 1＝3 300 V ，副线圈的输出电压U 2＝220 V ，绕过铁芯的导线所接的电压表的示数U 0＝2 V ，则图5－4－3(1)原、副线圈的匝数各是多少？(2)当S 断开时，A 2的示数I 2＝5 A ，那么A 1的示数是多少？(3)当S 闭合时，A 2的示数将如何变化？A 1的示数如何变化？解析 (1)根据变压比：n 1n 0＝U 1U 0及n 2n 0＝U 2U 0有 n 1＝U 1U 0·n 0＝3 3002×1匝＝1 650匝 n 2＝U 2U 0·n 0＝2202×1匝＝110匝 (2)由其是理想变压器得P 入＝P 出I 1U 1＝I 2U 2I 1＝U 2U 1·I 2＝2203 300×5 A ＝0.33 A (3)开关S 闭合时，负载增加，总电阻减小，副线圈的输出电压U 2不变，I 2＝U 2R，即I 2增加．输出功率P出＝I2U2也增加．根据理想变压器P入＝P出，即I1U1＝I2U2，原线圈中的电流I1也随之增大了．答案(1)1 650匝110匝(2)0.33 A(3)变大变大1.如图5－4－4所示，图5－4－4在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P，线圈P与电流表构成闭合回路，若在t1至t2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下(即为由c经电流表至d)，则可判断出线圈M两端的电势差U ab随时间t的变化情况可能是下图中的()答案CD解析选项A中的电压U ab是恒定的，在线圈P中不会感应出电流，故A错．选项B、C、D中原线圈所加电压U ab>0，原线圈M中产生的磁场穿过线圈P的方向向下，当U ab减小时，根据楞次定律可知线圈P产生的感应电流的磁场应为向下，由安培定则判断出感应电流方向由c到d，当U ab增大时，线圈P产生的感应电流的磁场应为向上，由安培定则判定出电流方向由d到c，C、D选项正确．2．一台理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1，若原线圈加上u＝1 414sin 100πt V的交流电，则用交流电压表测得副线圈两端的电压是()A．250 V B．353.5 V C．499.8 V D．200 V答案 A解析u＝1 414sin 100πt V的交流电有效值为1 000 V，故副线圈上电压表测得电压为250 V.3．如图5－4－5所示为一理想变压器在两种情况下工作的示意图．其中灯泡L2、L3的功率均为P，且L1、L2、L3为相同的灯泡，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝4∶1，则图5－4－5甲中L1的功率和图乙中L1的功率分别为()图5－4－5A ．P ，PB ．16P ，14P C.14P ,16P D ．16P ,4P 答案 B解析 对甲图，由n 1∶n 2＝4∶1知U 1＝4U 2，由P ＝U 22R 得P 1＝U 21R＝16P ，对于乙图：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3,2n 2I 2＝n 1I 1，I 1＝2n 2n 1I 2＝12I 2，由P ＝I 22R 得P 1′＝I 21R ＝14P ，故B 项正确． 4．一个次级有两个不同副线圈的理想变压器，如图5－4－6甲所示．图乙将两盏标有“6 V,0.9 W ”和一盏标有“3 V ，0.9 W ”的三盏灯泡全部接入变压器的次级，且能够正常发光．已知U 1＝220 V ，匝数如图．图5－4－6(1)请在次级画出连接的示意图．(2)计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小．答案 (1)见解析图 (2)0.012 A解析 (1)由电压和匝数的关系知U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3代入数据，得U 2＝2 V ，U 3＝7 V由U 2、U 3的结果知仅用两个副线圈中的一个时不能使三盏灯正常发光，若将两线圈的端点2与3连接，则有U 1U 14＝n 1n 3－n 2解得U 14＝5 V ，仍不符合题目要求．若将两线圈的端点2与4连接，则有U 1U 13＝n 1n 2＋n 3解得U 13＝9 V由公式R ＝U 2P 知 “6 V,0.9 W ”的灯泡电阻R ＝620.9Ω＝40 Ω “3 V,0.9 W ”的灯泡电阻R ′＝320.9Ω＝10 Ω 由以上所求数据可知，当两盏“6 V,0.9 W ”的灯泡并联再与“3 V ，0.9 W ”灯泡串联接入U 13时恰能正常发光，如下图所示．(2)利用 P 入=P 出 得则2233110.930.012220I U I U I U +⨯==A =A题型一 理想变压器的常规考查一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 如图1所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则( )图1 A ．流过电阻的电流是20 AB ．与电阻并联的电压表的示数是100 2 VC ．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 JD ．变压器的输入功率是1×103 W思维步步高 原、副线圈的电压存在什么关系？怎样求解输出端的电压和电流？电压表的示数是什么值？怎样从图象上进行求解？电阻发出的热量的计算方法是什么？输出功率和输入功率有什么关系？答案 D解析 设输入电压为U 1，输出电压为U 2，由U 1U 2＝n 1n 2知U 2＝100 V ，I ＝U 2R ＝10010A ＝10 A ，故选项A 、B 错误；1分钟内电阻产生的热量Q ＝I 2Rt ＝102×10×60 J ＝60 000 J ，故选项C错误；P 输入＝P 输出＝U 22R＝1×103 W ，故选项D 正确． 拓展探究 如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1.原线圈接入一电压为u ＝U 0sin ωt 的交流电源，副线圈接一个R ＝27.5 Ω的负载电阻．若U 0＝220 2 V ，ω＝100π rad/s ，则下述结论正确的是( )图2A ．副线圈中电压表的读数为55 VB ．副线圈中输出交流电的周期为1100πs C ．原线圈中电流表的读数为0.5 AD ．原线圈中的输入功率为110 2 W答案 AC解析 原线圈电压有效值为U ＝220 V ，电压表读数为U 2＝2204 V ＝55 V ，周期T ＝2πω＝150 s ，副线圈中电流I 2＝U 2R ＝2 A ，原线圈中电流I 1＝I 24＝0.5 A ，P ＝I 1U ＝110 W. 题型二 理想变压器的动态分析一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈有可调电阻R .设原线圈的电流为I 1，输入功率为P 1，副线圈的电流为I 2，输出功率为P 2.当R 增大时( )A ．I 1减小，P 1增大B ．I 1减小，P 1减小C ．I 2增大，P 2减小D ．I 2增大，P 2增大思维步步高 当负载增大时，哪些物理量是不变的，哪些物理量是变化的？是输出功率决定输入功率还是输入功率决定输出功率？功率和电流间的关系是什么？答案 B解析 副线圈的电压不变，当副线圈接的电阻R 增大时，I 2减小，P 2减小，因为P 1＝P 2，所以P 1减小，I 1＝n 2n 1I 2，I 1也减小． 拓展探究 如图3所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为固定电阻，开关S 是闭合的．和为理想电压表，读数分别为U 1和U 2；、和为理想电流表，读数分别为I 1、I 2和I 3.现断开S ，U 1数值不变，下列推断中正确的是( )图3A ．U 2变小、I 3变小B ．U 2不变、I 3变大C ．I 1变小、I 2变小D ．I 1变大、I 2变大答案 BC解析 由U 2＝n 2n 1U 1得U 1不变，U 2就不变；S 断开，R 总增大，U 2不变，则I 2变小，由I 1＝n 2n 1I 2得I 1也变小；I 2变小，加在R 1两端的电压变小，由UR 3＝U 2－UR 1，得UR 3增大，所以I 3变大.1.某变电站用原、副线圈匝数比为n 1∶n 2的变压器，将远距离输来的电能送到用户，如图4所示．将变压器看作理想变压器，当正常工作时，下列说法正确的是( )图4A ．原、副线圈电压比为n 2∶n 1B ．原、副线圈电流比为n 1∶n 2C ．原、副线圈电压比为n 1∶n 2D ．变压器的输入功率与输出功率的比为n 1∶n 2答案 C 解析 电压之比等于匝数之比，根据输入功率等于输出功率，所以电流之比等于电压之比的反比．2．如图5所示，理想变压器的原线圈接在u ＝220 2 sin 100πt V 的交流电源上，副线圈接有R ＝55 Ω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，下列说法中正确的是( )图5A ．原线圈中电流表的读数为1 AB ．原线圈中的输入功率为220 2 WC ．副线圈中电压表的读数为110 2 VD ．副线圈中输出交流电的周期为50 s答案 A解析先计算副线圈的电压的有效值，原线圈电压的有效值为220 V，根据匝数之比可以得到副线圈的电压的有效值为110 V，根据负载电阻的大小可以知道副线圈中输出电流为2 A，根据原、副线圈的输入和输出功率相等可以知道原线圈中电流为1 A.3．如图6所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波形．原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A，则()图6A．与副线圈并联的电压表在t＝0.5×10－2 s时的示数为220 2 VB．副线圈所接用电器有1 min内消耗的电能为1.32×104 JC．1 s内通过副线圈所接用电器的电荷量为60 CD．副线圈中电流有效值为10 A答案BD解析电压表的示数是指的有效值，不会随着时间的变化而变化，所以A选项错误；原线圈两端的电压的有效值是220 V，所以原线圈的输入功率是220 W，副线圈的输出功率也应该是220 W，可计算1 min内消耗的电能．4．如图7所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关S断开．当S接通时，以下说法中正确的是()图7A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R两端的电压将增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大答案BCD解析理想变压器不计原、副线圈的直流电阻，副线圈两端的电压U MN不受负载电阻的影响，保持不变，故选项A错误．S接通后，副线圈回路的总电阻减小，故副线圈回路中电流I2增大．因此，等效电阻R两端的电压增大，导致灯泡L1两端的电压减小，L1中电流减小，因此选项B、C正确．又因U MN不变，I2增大，变压器的输出功率增大，输入功率也随之增大．原线圈中电流I1增大，因此选项D也正确．5．调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图8所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压．在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q，则()图8A．保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大B ．保持P 的位置不动，将Q 向下移动时，电流表的读数变小C ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D ．保持Q 的位置不动，将P 沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小答案 BC解析 保持P 的位置不动，U 2不变，将Q 向下移动时，R 变大，故电流表读数变小；保持Q 的位置不动，R 不变，将P 沿逆时针方向移动时，n 2变大，U 2变大，故电流表的读数变大．6．如图9所示，有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为n ∶1.原线圈接正弦交流电压U ，输出端接有一个交流电流表和一个电动机．电动机线圈电阻为R .当输入端接通电源后，电流表读数为I ，电动机带动一重物匀速上升．下列判断正确的是( )图9 A ．电动机两端电压为IRB ．电动机消耗的功率为I 2RC ．原线圈中的电流为nID ．变压器的输入功率为UI n答案 D解析 电动机两端电压为U n ，故电动机消耗的功率为IU n即为变压器的输入功率，原线圈中的电流I 0＝I n. 7．理想变压器的原线圈接入表达式为i ＝I m sin ωt 的交变电流，一只灯泡和交流电流表串联后接在副线圈两端，读数为0.4 A ，当t ＝38T 时，原线圈的电流i ＝30 mA ，由此可知，此变压器的原副线圈匝数之比为( )A ．4∶30B ．40∶3C ．3∶40 2D ．40 2∶3答案 B解析 交流电流表的读数为0.4 A ，说明副线圈中电流的有效值为0.4 A ，原线圈中电流的表达式为i ＝I m sin ωt ，当t ＝38T 时，i ＝I m sin ωt ＝I m sin 2πT ·38T ＝I m sin 3π4＝22I m ＝30 mA ，所以原线圈中电流的有效值为30 mA ，电流之比是3∶40，所以匝数之比为40∶3.8.图10如图10所示为一理想自耦变压器，当它们的滑键P 向b 方向移动时，R 和R ′保持不变，电压表读数将________，电流表的读数将________；若P 的位置不动，变压器滑片Q 向上滑动时，电压表的读数将________，电流表的读数将________．(填“增大”、“减小”或“不变”，R 表示滑动变阻器的总电阻)答案 变小 变小 不变 增大解析 设电源的电压为U 1，电压表的读数是副线圈两端的电压，设为U 2，那么U 2＝n 2n 1U 1.当P 向b 移动时，n 1变大，n 2不变，所以U 2变小，即电压表示数将变小，如果R 和R ′不变，则副线圈中的电流将变小，原线圈中的电流将变小，即安培表的读数将变小．当P 的位置不变时副线圈两端电压不变，故电压表的示数不变，滑动变阻器的触头向上滑动时，总电阻减小，副线圈中的电流增大，原线圈中的电流增大，即安培表的示数将增大．9．如图11所示，图11交流发电机电动势的有效值E ＝20 V ，内阻不计，它通过一个R ＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V ，0.25 W ”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比．(2)发电机的输出功率．答案 (1)3∶1 (2)6.67 W解析 (1)彩色小灯泡额定电流I L ＝P U ＝0.256 A ＝124A ，次级线圈总电流I 2＝24I L ＝1 A ．变压器输入功率等于I 1U 1＝I 2U 2＝6 W ，变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E ＝U 1＋I 1R ＝6I 1＋6I 1，代入E 值解得I 1＝13A(I 1＝3 A 应舍去，据题意是降压变压器，应I 1<I 2＝1 A)，所以n 1n 2＝I 2I 1＝31. (2)发电机输出功率P ＝I 1E ＝6.67 W.10．在图12中，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1.初级线圈的输入电压是660 V ，次级线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏(220 V,60 W)的电灯用电．求：图12(1)空载时次级线圈的端电压和输出功率．(2)接通时次级线圈的端电压．(3)每盏灯的实际功率．答案 (1)220 V 0 (2)214.68 V (3)57.1 W解析 (1)将变压器视为理想变压器．设空载时次级线圈的端电压为U 2.由U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝n 2n 1U 1＝220 V 因为空载，次级线圈的负载电阻→∞，次级线圈中的电流为零I 2＝0，P ＝I 2U 2＝0.(2)接通电路后，100盏灯并联的总电阻为R 外＝R 100＝U 2额100P 额＝8.07 Ω 次级线圈中的电流为I 2＝U 2R 外＋R 线＝2208.07＋0.2＝26.6 A 所以次级线圈的端电压U 2′＝I 2R 外＝214.68 V(3)每盏灯的实际功率为P＝I2100U2′＝57.1 W2019-2020年高中物理第5章交变电流章末检测2 新人教版选修3-2一、选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分.在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合要求，选对的得4分，选错或不答的得0分)1.一矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交变电动势为e＝102sin 20πt(V)，则下列说法正确的是( )A.t＝0时，线圈位于中性面B.t＝0时，穿过线圈的磁通量为零C.t＝0时，线圈切割磁感线的有效速度最大D.t＝0.4 s时，电动势第一次出现最大值答案 A解析由电动势e＝102sin 20πt(V)知，计时从线圈位于中性面时开始，所以t＝0时，线圈位于中性面，磁通量最大，但此时线圈切割磁感线的线速度方向与磁感线平行，切割磁感线的有效速度为零，A正确，B、C错误.当t＝0.4 s时，e＝102sin(20π×0.4) V＝0，D错误.2.两只阻值相等的电阻分别通以正弦交流电与方形交流电，它们电流的最大值相等，如图1所示，则两只电阻的热功率之比是( )图1A.1∶4B.1∶2C.1∶ 2D.1∶1答案 B解析可判断正弦交流电的有效值为22I m，而方波电流的有效值为I m，由功率P＝I2R可判断选项B正确.3.用220 V的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V，通过负载的电流随时间变化的图象如图2所示，则( )图2A.变压器输入功率约为3.9 WB.输出电压的最大值是110 VC.变压器原、副线圈的匝数比是1∶2D.负载电流的函数表达式i ＝0.05sin (100πt ＋π2) A答案 A解析 变压器的输入功率等于输出功率，等于输出电压的有效值与输出电流的有效值的乘积，所以P ＝UI ＝110 V×0.052 A≈3.9 W，A 正确；输出电压的有效值是110 V ，最大值是110 2 V ，所以B 错；变压器原、副线圈匝数之比是2∶1，C 错；负载电流的函数表达式是i ＝0.05sin(100πt ) A ，D 错.4.一台小型发电机产生的电动势随时间变化的正弦规律图象如图3甲所示.已知发电机线圈内阻为5.0 Ω，外接一只电阻为95.0 Ω的灯泡，如图乙所示，则 ( )图3A.电压表的示数为220 VB.电路中的电流方向每秒钟改变50次C.灯泡实际消耗的功率为484 WD.发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为24.2 J 答案 D解析 电压表示数为灯泡两端电压的有效值，由题图知电动势的最大值E m ＝220 2 V ，有效值E ＝220 V ，灯泡两端电压U ＝RER ＋r＝209 V ，A 错； 由题图甲知T ＝0.02 s ，一个周期内电流方向变化两次，可知1 s 内电流方向变化100次，B 错；灯泡的实际功率P ＝U 2R ＝209295W ＝459.8 W ，C 错；电流的有效值I ＝E R ＋r＝2.2 A ，发电机线圈内阻每秒钟产生的焦耳热为Q r ＝I 2rt ＝2.22×5×1 J＝24.2 J.D 对.5.如图4所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为10∶1，R 1＝20 Ω，R 2＝10 Ω，C 为电容器，原线圈所加电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt (V).下列说法正确的是( )图4A.通过电阻R 3的电流始终为零B.副线圈两端交变电压的频率为5 HzC.电阻R 2的电功率为48.4 WD.原、副线圈铁芯中磁通量的变化率之比为10∶1 答案 C解析 电容器能够通交流，选项A 错误；变压器能够改变交流电的电压，但是不能改变交流电的频率，选项B 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝22 V ，所以电阻R 2的电功率为P 2＝U22R 2＝48.4 W ，选项C 正确；根据法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈铁芯中磁通量的变化率之比为1∶1，选项D 错误.6.如图5所示，矩形线圈abcd 放在匀强磁场中，ad ＝bc ＝l 1，ab ＝cd ＝l 2.从图示位置起该线圈以角速度ω绕不同转轴匀速转动，则( )图5A.以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtB.以O 1O 1′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωtC.以OO ′为转轴时，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωcos ωtD.以OO ′为转轴跟以ab 为转轴一样，感应电动势e ＝Bl 1l 2ωsin ωt 答案 C解析 以O 1O 1′为轴转动时，磁通量不变，不产生交变电流.无论以OO ′为轴还是以ab 为轴转动，感应电动势的最大值都是Bl 1l 2ω.由于是从与磁场平行的面开始计时，产生的是余弦式交变电流，故C 正确.二、多项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分.在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分) 7.如图6甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与阻值为R ＝10 Ω的电阻连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电表，示数是10 V.图乙是穿过矩形线圈的磁通量Φ随时间t 变化的图象，线圈电阻忽略不计，则下列说法正确的是( )图6A.电阻R 上的电功率为10 WB.0.02 s 时R 两端的电压瞬时值为零C.R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝ 14.1cos 100πt (V)D.通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝cos 100πt (A) 答案 AC解析 根据公式P ＝U 2R，得P ＝10 W ，故选项A 正确；由图乙可知，0.02 s 时通过线圈的磁通量为零，电动势最大，R 两端的电压瞬时值为10 2 V ，故选项B 错误；由图乙可知，T ＝0.02 s ，电动势的最大值为E m ＝2U ＝10 2 V ，ω＝2πT＝100π，又因为此交变电流是从垂直于中性面开始计时的，所以R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos 100πt (V)，故选项C 正确；I m ＝E mR＝1.41 A ，通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝1.41cos 100πt (A)，故选项D 错误.8.如图7甲所示，理想变压器的原线圈电路中装有0.5 A 的保险丝L ，原线圈匝数n 1＝600匝，副线圈匝数n 2＝120匝.当原线圈接在如图乙所示的交变电源上时，要使整个电路和用电器正常工作，则副线圈两端可以接 ( )图7A.阻值为14.4 Ω的电阻B.并联两盏“36 V,40 W”的灯泡C.工作频率为10 Hz 的电视D.耐压值为36 V 的电容器 答案 AB解析 理想变压器可以变压、变流，但不可以改变功率和频率；由题图乙可知，原线圈中交变电源的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，则副线圈得到的交变电流的频率也为50 Hz ，故接入工作频率为10 Hz 的电视不能正常工作，C 错误；由题图乙可知，原线圈所接电源的电压有效值为180 V ，由理想变压器特点可知，变压比等于匝数比，则U ＝120600×180 V，得U ＝36 V ，B 中两灯泡接入电路时，原线圈中的电流I 1≈0.44 A ＜0.5 A ，B 正确；副线圈两端电压的有效值为36 V ，但其最大值大于电容器的耐压值，故D 错误；由理想变压器特点可知，原、副线圈消耗的功率相等，则(36 V )2R＝180 V×0.5 A，解得R ＝14.4 Ω，A 正确.9.如图8所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L 1和L 2，输电线的等效电阻为R .开始时，开关S 断开，当S 接通后( )图8A.变压器的输出电压减小B.输电线等效电阻R 两端的电压增大C.通过灯泡L 1的电流减小D.原线圈中的电流减小 答案 BC解析 当S 接通后，变压器的输出电压不变，副线圈负载电阻减小，引起总电流增大，因此输电线的等效电阻两端的电压增大，灯泡L 1两端的电压减小，通过灯泡L 1的电流减小，选项A 错误，选项B 、C 正确；S 接通后，变压器输出功率增大，输入功率增大，原线圈中的电流增大，选项D 错误.10.如图9为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T 1和降压变压器T 2向用户供电.已知输电线的总电阻R ＝10 Ω，降压变压器T 2原、副线圈的匝数之比为4∶1，副线圈与用电器R 0组成闭合电路.若T 1、T 2均为理想变压器，T 2的副线圈的输出电压的瞬时值表达式为u ＝2202sin 100πt (V)，用电器的电阻R 0＝11 Ω，则( )。
高中物理 第五章 交变电流 5.4 变压器教案 新人教版选修3-2(2021年整理)
安徽省长丰县高中物理第五章交变电流5.4 变压器教案新人教版选修3-2 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（安徽省长丰县高中物理第五章交变电流5.4 变压器教案新人教版选修3-2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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变压器备教学过程（一）引入新课在实际应用中,常常需要改变交流的电压。
大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。
各种用电设备所需的电压也各不相同。
电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压,机床上的照明灯需要36 V的安全电压。
一般半导体收音机的电源电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压。
交流便于改变电压,以适应各种不同需要。
变压器就是改变交流电压的设备.这节课我们学习变压器的有关知识.（二）进行新课1．变压器的原理思考与讨论:按上图所示连接好电路，接通电源，观察灯泡是否发光。
两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验说明了什么？当一个线圈中同交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在另一个线圈中激起感生电场,从而产生感生电动势,灯泡中有了感应电流，故灯泡发光。
实验说明，通过互感现象，电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈。
变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的.一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈）,另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）。
两个线圈都是绝缘导线绕制成的.铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：互感现象是变压器工作的基础。
人教版高中物理选修3-2 5.4《变压器》的教学设计
变压器
（高中物理选修3-2第五章第4节）
《变压器》教学设计
一、教材分析
《变压器》选自人教版、普通高中课程标准实验教科书、物理选修3—2第五章《交变电流》的第四节。
学习变压器可以使学生了解电磁感应现象的广泛应用，开拓学生视野，提高学习物理的能力和兴趣，因此这一节的内容是电磁感应教学的进一步延伸；同时变压器也是是交流电路中常见的一种电器设备，是远距离输送交流电不可缺少的装置。
学习变压器能够从能的转化和传递的角度进一步强化对电磁感应现象的认识，为进一步学习远距离输电奠定基础。
教材对《变压器》这节课的设置是从学生的原有认知出发，通过实验手段，引导学生一步一步围绕变压器的原理及工作特性展开，让学生自己进行讨论、分析，逐步完成教学目标。
二、设计理念
在这节物理规律课的教学中，我的设计理念是：以实验为基础，学生的思维拓展为中心，充分发挥学生的主体，注重规律形成过程的教学、实验探究过程的教学、知识发展过程的教学；强调学以致用，联系生活实际，提高学生对知识的迁移和能力活化；
“变压器”一课的教学围绕“什么是变压器？”、“变压器副线圈为什么有电压？”、“变压器怎样将原线圈的电能传输给副线圈？”、“变压器副线圈上的电压大小与什么因素有关？定量关系是怎样的?”等问题为线索展开教学。
因此，本节课的教学采用如下的教学流程：。
人教版高中物理选修(3-2)-5.4《变压器》名师教案
物理高二下人教版第五章《交变电流》第四节《变压器》教学设计西安市西电中学孙涛一、教材、学情分析1、变压器是人教版选修3-2第五章第4节的内容，教学内容承上启下，既是电磁感应、交变电流知识的综合应用，又为远距离输电教学奠定了基础。
同时，《课程标准》对于变压器的教学要求强调“通过实验，探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”。
2、学生通过前面《电磁感应》整章的学习，已经对磁生电、互感现象有了较为深刻的理解，交变电流的特点也比较清楚，已经具备了学习变压器这节内容的必备知识。
3、学生在以前的学习过程中已经经历过通过实验探究物理规律，对科学探究过程已有初步了解，特别是对控制变量法的应用有了较深的体会。
所以这为本节课的学习做了必要的方法准备。
二、核心素养在《变压器》的学习过程中，让学生迁移应用已有知识，经历、实践科学探究的全过程。
体会控制变量法、图像法、分析综合法研究物理规律的过程。
激发学生学习兴趣，培养学生尊重事实的科学精神和科学态度。
三、教学目标设计实验，让学生通过观察、体验，增强对变压器结构、工作原理的理性认识。
能较为精确的定量探究变压器原副线圈电压与匝数的关系。
四、教学重、难点重点：变压器的结构、工作原理是本节课教学的重点。
难点：变压规律既是重点又是难点。
五、实验素材（1）演示实验：线圈、扩音器、耳机线、电磁炉、自绕线圈、额定电压220V 灯泡、额定电压2.5V小灯泡、开关、导线若干。
（2）定量实验：改装教学可拆变压器J2423型（增加输入、输出端口）1个、学生电源、多用电表、导线若干。
六、教学过程课前：登陆平台，发送预习任务。
根据平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。
（提示：请登陆平台，发送本节预习任务）（一）提出问题，引入新课（1）提出问题：我们国家民用统一供电为220V，那么如何使这些额定电压不是220V的用电器设备正常工作呢？（2）图片展示：华为手机电源适配器（输入电压：100V-240V，输出：5V）（二）创设情境，思考总结【实验一】“隔空传声”和“隔空取电”实验图1 隔空传声图2 隔空取电“隔空取电”实验：通过铁芯的插入和拔出，听声音的变化，突出铁芯对声音信号强弱的影响。
高中物理第五章交变电流4变压器学案新人教版选修
4 变压器[目标定位]1.了解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.2.掌握理想变压器的功率关系.3.理解变压器的变压规律和变流规律，并运用此规律解决实际问题.一、变压器的原理1.变压器的结构：如图1所示，为变压器的示意图和在电路图中的符号.图1(1)变压器的构造：闭合铁芯、原线圈(匝数用n1表示)、副线圈(匝数用n2表示).输入电压是U1，输出电压是U2，两个线圈都绕在闭合铁芯上.(2)原线圈：与交流电源相连接的线圈，又叫做初级线圈.(3)副线圈：与负载相连的另一个线圈，又叫做次级线圈.2.变压器的工作基础是互感现象，由于互感作用，穿过原、副线圈的磁通量相等，磁通量的变化率ΔΦΔt相等，若原线圈匝数为n1，则U1＝n1ΔΦΔt，副线圈匝数为n2，则U2＝n2ΔΦΔt，所以U1U2＝n1n2.3.原、副线圈的地位：(1)原线圈在其所处回路中充当负载.(2)副线圈在其所处回路中充当电源.4.变压器不改变(选填“改变”或“不改变”)交流电的频率. 深度思考(1)把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上(如图2所示)，小灯泡能发光吗？为什么？图2答案能.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通量，根据法拉第电磁感应定律知，在左、右线圈中都要产生感应电动势，右线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光. (2)若把交流电源改为蓄电池，小灯泡发光吗？ 答案不发光.例1理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是() A.每匝线圈中磁通量的变化率 B.交变电流的频率C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 答案ABC变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变功率和交变电流的频率.二、理想变压器的规律1.理想变压器的特点(1)变压器铁芯内无漏磁；无发热损失. (2)原副线圈不计内阻，即也无能量损失. 2.理想变压器的功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 入＝P 出. 3.变压器的变压关系 (1)只有一个副线圈：U 1U 2＝n 1n 2.(2)有多个副线圈：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝……. 4.电流关系(1)只有一个副线圈时，有U 1I 1＝U 2I 2，得：n 1I 1＝n 2I 2，即I 1I 2＝n 2n 1.(2)当有多个副线圈时，由I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋……得：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……. 5.电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：输入电压U 1决定输出电压U 2.(选填“U 1”或“U 2”)(2)功率制约：P 出决定P 入，这体现了能量守恒的特点.(选填“P 出”或“P 入”) (3)电流制约：输出电流I 2决定输入电流I 1.(选填“I 1”或“I 2”) 深度思考变压器为什么不能改变交流电的频率？答案因为原、副线圈中的磁通量变化情况相同，所以变压器不能改变交流电的频率.例2如图3所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 两端电压u 1＝122sin 100πt (V).下列说法正确的是()图3A.电流频率为100 HzB.的读数为24 VC.的读数为0.5 AD.变压器输入功率为6 W解析根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m2知U 1＝12 V ，f ＝ω2π＝50 Hz ，选项A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×12 V＝6 V ，即的读数为6 V ，选项B 错误；又I 2＝U 2R L ＝66A ＝1A ，即的读数为1 A ，选项C 错误；根据P 1＝P 2及P 2＝U 22R L ＝626W ＝6 W ，选项D 正确.答案D(1)电压表、电流表示数均为有效值. (2)理想变压器P 入＝P 出.(3)变压器不改变频率，即原、副线圈电流频率相等.针对训练如图4所示，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上.闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为0 V 和2.2 A.以下判断正确的是()图4A.变压器输入功率为484 WB.通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC.通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD.变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3 答案BD解析变压器的输入功率P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W＝132 W ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝U 1U 2＝060＝113，选项D 正确；由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A＝0.6 A ，选项B 正确；根据I ＝I m 2得通过副线圈的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝1152 A ，选项C 错误.例3如图5所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n 1∶n 2∶n 3＝10∶5∶1，其中n 1接到0 V 的交流电源上，n 2和n 3分别与电阻R 2、R 3组成闭合回路.已知通过电阻R 3的电流I 3＝2 A ，电阻R 2＝110 Ω，求通过电阻R 2的电流I 2和通过原线圈的电流I 1.图5解析由变压器原、副线圈电压比等于其匝数比可得，加在R 2上的电压U 2＝n 2n 1 U 1＝510×0 V＝110 V通过电阻R 2的电流I 2＝U 2R 2＝110110 A ＝1 A加在R 3上的电压U 3＝n 3n 1 U 1＝110×0 V＝ V根据输出功率等于输入功率得：U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3代入数据解得通过原线圈的电流为：I 1＝0.7 A.答案1 A0.7 A含多个副线圈的变压器，电压仍与匝数成正比，但电流关系只能通过功率关系来判断.三、几种常见的变压器1.自耦变压器如图6所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用.图6规律：U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1. 2.电压互感器(1)构造：小型降压变压器，如图7甲所示.(2)接法：原线圈并联在高压电路中，副线圈接电压表；为了安全，外壳和副线圈应接地. (3)作用：将高电压变为低电压，通过测量低电压，计算出高压电路的电压.图73.电流互感器(1)构造：小型升压变压器，如图乙所示.(2)接法：原线圈串联在被测电路中，副线圈接电流表.为了安全，外壳和副线圈应接地. (3)作用：将大电流变成小电流，通过测量小电流，计算出被测电路中的大电流.例4普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如图8所示，图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为I ab，cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为I cd，为了使电流表能正常工作，则()图8A.ab接MN、cd接PQ，I ab＜I cdB.ab接MN、cd接PQ，I ab＞I cdC.ab接PQ、cd接MN，I ab＜I cdD.ab接PQ、cd接MN，I ab＞I cd解析根据单一副线圈的理想变压器原理，电流比值等于匝数比的倒数，可得ab接MN、cd 接PQ，I ab＞I cd，故B正确.答案B(1)电压互感器U1>U2，n1>n2；(2)电流互感器I1>I2，n1<n2.(3)电压互感器应并联接入电路，电流互感器应串联接入电路.1.(变压器原理分析)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C.穿过副线圈磁通量的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答案C解析通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；因理想变压器无漏磁，故B错误；由互感现象知C正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D错误.2.(理想变压器基本规律的应用)如图9所示为一理想变压器，原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V,6 W”的灯泡并联在副线圈的两端.当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表(可视为理想电表)的示数分别是()图9A.120 V,0.10 AB.240 V,0.025 AC.120 V,0.05 AD.240 V,0.05 A答案D解析两灯泡正常工作，副线圈电压U 2＝12 V ，副线圈电流I 2＝2×612 A ＝1 A ，根据匝数比得原线圈电流I 1＝120I 2＝0.05 A ，原线圈电压U 1＝20U 2＝240 V ，选项D 正确.3.(理想变压器基本规律的应用)如图10为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器.原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P ，使输出电压有效值由0 V 降至110 V ，调节前后()图10A.副线圈中的电流比为1∶2B.副线圈输出功率比为2∶1C.副线圈的接入匝数比为2∶1D.原线圈输入功率比为1∶2 答案C解析在输入电压U 1和原线圈匝数n 1不变的情况下，使输出电压U 2有效值由0 V 降至110 V ，由U 2U 1＝n 2n 1知，副线圈接入匝数应该减为原来的一半，故副线圈的接入匝数之比为2∶1，故C 正确；副线圈电压减半，电阻不变，电流也随之减半，所以电流之比为2∶1，故A 错误；由P ＝UI 知，输出功率之比为4∶1，故B 错误；副线圈输出功率等于原线圈输入功率，所以原线圈输入功率之比为4∶1，故D 错误.4.(互感器的应用)如图11所示，L 1和L 2是高压输电线，甲、乙是两只互感器，若已知n 1∶n 2＝1 000∶1，n 3∶n 4＝1∶100，图中电压表示数为0 V ，电流表示数为10 A ，则高压输电线的送电功率为()图11A.2.2×103 WB.2.2×10－2 WC.2.2×108 WD.2.2×104 W答案C解析由电流互感器知高压输电线中电流I＝1 000 A，由电压互感器知高压输电线的电压U ＝0×103 V，则高压输电线的送电功率P＝UI＝2.2×108 W.题组一变压器原理分析1.如图1所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为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，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为()图1A.3 mAB.0C.48 mAD.与负载R的值有关答案B解析导体棒向左匀速切割磁感线时，在原线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过副线圈n2的磁通量变化，在副线圈n2上无感应电动势出现，所以A2中无电流通过.2.如图2甲、乙所示的电路中，当A、B接有效值为10 V的交流电压时，C、D间电压的有效值为4 V；当M、N接10 V直流电压时，P、Q间的电压也为4 V.现把C、D接4 V交流电压，P、Q接4 V直流电压，下列表示A、B间和M、N间电压的是()图2A.10 V,10 VB.10 V,4 VC.4 V,10 VD.10 V,0答案B解析题图甲是一个自耦变压器，当A 、B 作为输入端，C 、D 作为输出端时，是一个降压变压器，两边的电压之比等于两边线圈的匝数之比.当C 、D 作为输入端，A 、B 作为输出端时，是一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C 、D 接4 V 交流电压时，A 、B 间将得到10 V 交流电压.题图乙是一个分压电路，当M 、N 作为输入端时，上下两个电阻上的电压跟它们电阻的大小成正比.但是当把电压加在P 、Q 两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流通过，M 、P 两端也就没有电势差，即M 、P 两点的电势相等.所以当P 、Q 接4 V 直流电压时，M 、N 两端的电压也是4 V.如果M 、N 或P 、Q 换成接交流电压，上述关系仍然成立，因为交流电在纯电阻电路中欧姆定律仍然适用. 题组二变压器基本规律的应用3.如图3所示，一输入电压为0 V 、输出电压为36 V 的变压器副线圈烧坏.为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，然后将原线圈接到0 V 交流电源上，测得新绕线圈两端的电压为1 V ，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()图3A.1 100,360B.1 100,180C.2 200,180D.2 200,360答案B解析由U 1∶U 2∶U 3＝n 1∶n 2∶n 3，可得n 1＝U 1U 3n 3＝1 100匝，n 2＝U 2U 1n 1＝180匝，B 选项正确. 4.一台理想变压器从10 kV 的线路中降压并提供200 A 的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器原线圈的电流、输出电压及输出功率是() A.5 A,250 V,50 kW B.5 A,10 kV,50 kW C.200 A,250 V,50 kW D.200 A,10 kV,2×103kW 答案A解析设原线圈的输入电压、电流、输入功率分别为U 1、I 1、P 1，副线圈输出电压、电流、输出功率分别为U 2、I 2、P 2，原、副线圈匝数分别为n 1、n 2.由I 1I 2＝n 2n 1知I 1＝n 2n 1I 2＝140×200 A＝5 A.由U 1U 2＝n 1n 2知U 2＝n 2n 1U 1＝140×10×103V ＝250 V ， 输出功率P 出＝U 2I 2＝250×200 W＝50 kW.5.(多选)如图4所示是霓虹灯的供电电路图，变压器可视为理想变压器.已知变压器原线圈与副线圈的匝数比n 1n 2＝120，加在原线圈两端的电压为u 1＝02sin (100πt ) V.霓虹灯正常工作的电阻R ＝440 kΩ，I 1、I 2表示原、副线圈中的电流.下列判断正确的是()图4A.副线圈两端电压为6 0 V ，副线圈中的电流为14.1 mAB.副线圈两端电压为4 400 V ，副线圈中的电流为10 mAC.I 1＜I 2D.I 1＞I 2 答案BD解析原线圈两端电压的有效值U 1＝U m2＝022V ＝0 V ，由变压比U 1U 2＝n 1n 2知，U 2＝U 1n 2n 1＝4 400 V ，副线圈中的电流I 2＝U 2R ＝ 4 400440×103A ＝0.01 A ＝10 mA ，原、副线圈中的电流跟匝数成反比，故I 1＞I 2.6.如图5所示，理想变压器的原线圈接入u ＝11 0002sin(100πt )V 的交变电压，副线圈通过电阻r ＝6 Ω的导线对“0 V,880 W”的用电器R L 供电，该电器正常工作，由此可知()图5A.原、副线圈的匝数比为50∶1B.交变电压的频率为100 HzC.副线圈中电流的有效值为4 AD.变压器的输入功率为880 W 答案C解析因为用电器正常工作，可知用电器R L 上的电压是0 V ，电流为4 A ，C 正确；副线圈电压为244 V ，所以原副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝11 000244≈45∶1，A 错误；变压器不改变交变电流的频率，原线圈电压频率为50 Hz ，副线圈电压频率还是50 Hz ，B 错误；变压器输入功率等于输出功率，输出功率为976 W ，所以输入功率也为976 W ，D 错误.7.(多选)如图6所示，Q 是熔断电流为1 A 的保险丝，R 为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n 1∶n 2＝2∶1.原线圈的电压为u ＝02sin (100πt ) V.要使保险丝不熔断，则()图6A.副线圈电流最大值不超过2 AB.副线圈中电流有效值不超过2 AC.R 的阻值一定不能小于55 ΩD.R 的阻值一定不能小于77 Ω答案BC解析保险丝的原理是电流的热效应，应该用电流的有效值.由U 1U 2＝n 1n 2得：U 2＝n 2n 1U 1＝12×0 V＝110 V.由I 1I 2＝n 2n 1得：I 2＝n 1n 2I 1＝21×1 A＝2 A.所以R min ＝U 2I 2＝55 Ω，故B 、C 正确. 8.一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u 随时间t 变化的图象如图7所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则()图7A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的电压表的示数是100 2 VC.经过1 min 电阻发出的热量是6×103JD.变压器的输入功率是1×103 W答案D 解析设输入电压为U 1，输出电压为U 2，由U 1U 2＝n 1n 2知U 2＝100 V ，I 2＝U 2R ＝10010A ＝10 A ，故选项A 、B 错误；1 min 内电阻产生的热量Q ＝I 22Rt ＝102×10×60 J＝6×104J ，故选项C 错误；P 入＝P 出＝U 22R ＝1×103 W ，故选项D 正确.9.如图8所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，两端分别接有四个阻值相同的灯泡，已知4盏灯均能发光，则L 1和L 2的功率之比为()图8A.1∶1B.1∶3C.9∶1D.3∶1答案C解析由题意知原、副线圈电压之比为1∶2，又灯泡电阻相等且正常发光，则灯泡2、3、4的额定功率相同，电流相同为I ；由于电流与匝数成反比，所以原、副线圈中电流之比为2∶1，所以灯泡L 1电流为3I ，根据P ＝I 2R 知，L 1和L 2的功率之比为9∶1，故选C. 题组三几种变压器的使用10.自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分.一升压式自耦调压变压器的电路如图9所示，其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1 100匝，接在有效值为0 V 的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时，负载R 上的功率为2.0 kW.设此时原线圈中电流的有效值为I 1，负载两端电压的有效值为U 2，且变压器是理想的，则U 2和I 1分别为()图9A.380 V 和5.3 AB.380 V 和9.1 AC.240 V 和5.3 AD.240 V 和9.1 A 答案B解析由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率关系可得：U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，U 1I 1＝P 2.所以，当变压器输出电压调至最大时，副线圈的匝数也最大，n 2＝1 900匝，负载R 上的功率也最大，为2.0 kW ，则U 2＝n 2n 1U 1＝1 9001 100×0 V＝380 V ，I 1＝P 2U 1＝2.0×1030A≈9.1 A，故选项B 正确.11.(多选)为了监测变电站向外输电情况，要在变电站安装互感器，其接线如图10所示，两变压器匝数分别为n 1、n 2和n 3、n 4，a 和b 是交流电表，则()图10A.n 1＞n 2B.n 3＞n 4C.a 为交流电流表，b 为交流电压表D.a 为交流电压表，b 为交流电流表答案AD解析由电路连接方式可知，左图是电压互感器，把高电压经过变压器降压后测量，所以n 1＞n 2，a 为交流电压表，右图为电流互感器，把大电流经过变压器变为小电流再测量，所以n 3＜n 4 ，b 为交流电流表.12.如图11所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n 1＝1 100匝.接入电压U 1＝0 V 的交流电路中.图11(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U 2＝6 V ，U 3＝110 V ，它们的匝数n 2、n 3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6 V,20 W”、“110 V，60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？答案(1)30匝550匝(2)411A 解析(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系：由U 1U 2＝n 1n 2得n 2＝U 2U 1n 1＝60×1 100匝＝30匝 n 3＝U 3U 1n 1＝1100×1 100匝＝550匝. (2)设原线圈输入电流为I 1，由P 入＝P 出得U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＝P 2＋P 3所以I 1＝P 2＋P 3U 1＝20＋600 A ＝411A.。
高中物理第五章交变电流变压器学案新人教选修
5.4 变压器1．______现象是变压器工作的基础．原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变磁通量，不仅穿过________也穿过________，则副线圈中就要产生______．尽管原、副线圈没有导线相连，电能却可以通过磁场从原线圈到达副线圈．2．原、副线圈的电压之比等于两个线圈的__________，公式表示为______________．如果原线圈的匝数大于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈低，这种变压器称为____________；如果原线圈的匝数小于副线圈的匝数，则副线圈得到的电压比原线圈高，这种变压器称为__________．3．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )A．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等C．穿过副线圈磁通量的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4．对理想变压器，下列说法中正确的是( )A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B．原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大C．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零5．某变电站用原、副线圈匝数比为n1∶n2的变压器，将远距离输送的电能送给用户，如图1所示，将变压器看作理想变压器，当变压器正常工作时，下列说法正确的是( )图1A．原、副线圈电压比为n2∶n1B．原、副线圈电流比为n1∶n2C．原、副线圈电压比为n1∶n2D．变压器的输入功率与输出功率的比为n1∶n2【概念规律练】知识点一变压器的基本规律1．如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )图2A ．电流表的示数为32220A B ．电源输出功率为1 200 WC ．电流表的示数为3220A D ．原线圈端电压为11 V2．某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按如图3所示的规律变化，副线圈接有负载，下列判断正确的是( )图3A ．输出电压的最大值为36 VB ．原、副线圈中电流之比为55∶9C ．变压器输入、输出功率之比为55∶9D ．交流电源电压有效值为220 V ，频率为50 Hz知识点二 常见变压器3．如图4所示，M 、N 为两条交流输电线，甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图，以下说法正确的是( )图4A ．在乙图中，线圈N 4的导线一定比线圈N 3的导线粗B ．甲图中的电表是交流电流表，乙图中的电表是交流电压表C ．甲图中的电表是交流电压表，乙图中的电表是交流电流表D ．甲、乙两图中的电表均为交流电流表4．如图5所示，自耦变压器输入端A 、B 接交流稳压电源，其电压有效值U AB ＝100 V ，R 0＝40 Ω，当滑动片处于线圈中点位置时，C、D两端电压的有效值U CD为________V，通过电阻R0的电流有效值为________A.图5【方法技巧练】一、变压器动态问题的分析方法5．如图6所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑动触头，U1为加在原线圈的电压，则( )图6A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时， I1将增大B．保持P的位置及U1不变，K由b合到a时，R消耗功率将减小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处，若U1增大，I1将增大图76．如图7所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线等效电阻为R.开始时，开关S断开．当S接通时，以下说法中正确的是( )A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R上的电压增大C．通过灯泡L1的电流减小D．原线圈中的电流增大二、有多个副线圈的理想变压器问题的分析方法7．理想变压器如图8所示，原线圈匝数n1＝1 000匝，两副线圈匝数分别为n2＝600匝，n3＝200匝，当原线圈两端接在220 V的交流电源上时，原线圈上电流为2 A，通过R2的电流为1 A，则通过R3的电流为( )图8A．10 A B．7 A C．3 A D．1 A8．如图9所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数n1＝1 100匝，接入电压U1＝220 V的电路中．图9(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6 V，U3＝110 V，它们的匝数n2、n3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6 V，20 W”、“110 V，60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？1．理想变压器工作时，原线圈输入与副线圈输出的物理量一定相同的是( )A．电压有效值 B．电流有效值C．交变电流频率 D．交流电功率2．如图10所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒l在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数是12 mA，则电流表的示数为( )图10A．3 mA B．0 mA C．48 mA D．与负载R的值有关3．在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图11所示变压器铁芯的左右两个臂上．当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂．已知线圈1,2的匝数之比n1∶n2＝2∶1.在不接负载的情况下( )图11A．当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为110 VB．当线圈1输入电压为220 V时，线圈2输出电压为55 VC．当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为220 VD．当线圈2输入电压为110 V时，线圈1输出电压为110 V4．一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图12甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头．下列说法正确的是( )图12A．副线圈输出电压的频率为50 HzB．副线圈输出电压的有效值为31 VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输入功率增加5．一台理想变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则变压器原线圈的电流、输出电压及输出功率是( )A．5 A,250 V,50 kW B．5 A,10 kV,50 kWC．200 A,250 V,50 kW D．200 A,10 kV,2×103 kW6．一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈有可调电阻R.设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当R增大时( )A．I1减小，P1增大 B．I1减小，P1减小C．I2增大，P2减小 D．I2增大，P2增大7．如图13所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1∶5，原线圈两端的交变电压为u＝202sin 100πt V．氖泡在两端电压达到100 V时开始发光．下列说法中正确的有( )图13A．开关接通后，氖泡的发光频率为100 HzB．开关接通后，电压表的示数为100 VC．开关断开后，电压表的示数变大D．开关断开后，变压器的输出功率不变8．图14所示是霓虹灯的供电电路，电路中的变压器可视为理想变压器．已知变压器原线圈与副线圈匝数比n1n2＝120，加在原线圈的电压为u1＝311sin 100πt V，霓虹灯正常工作的电阻R＝440 kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流．下列判断正确的是( )图14A．副线圈两端电压6 220 V，副线圈中的电流14.1 mAB．副线圈两端电压4 400 V，副线圈中的电流10 mAC．I1<I2D．I1>I29．如图15甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20 Ω，R2＝30 Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦式交变电流如图14乙所示，则( )图15A．交变电流的频率为0.02 HzB．原线圈输入电压的最大值为200 2 VC．电阻R2的电功率约为6.67 WD．通过R3的电流始终为零10．如图16所示，理想变压器线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，分别接有相同的两只灯泡A和B，若在a、b间接正弦式交流电源，电源电压为U，则B灯两端电压为( )图16A．0.5U B．2U C．0.2U D．0.4U11．如图17所示的变压器的原线圈1接到220 V的交流电源上．副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个“12 V 12 W”的灯泡L连接，L能正常发光．副线圈3的输出电压U3＝110 V，与电阻R连接，通过R的电流为0.4 A，求：图17(1)副线圈3的匝数n3 .(2)原线圈1的匝数n1和电流I1.12．如图18所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断．图18(1)熔丝的熔断电流是多大？(2)当副线圈电路中电流为10 mA时，变压器的输入功率是多大？13．如图19所示，交流发电机电动势的有效值E＝20 V，内阻不计，它通过一个R＝6 Ω的指示灯连接变压器．变压器输出端并联24只彩色小灯泡，每只灯泡都是“6 V，0.25 W”，灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：图19(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比．(2)发电机的输出功率．2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示，质量为m的木块A放在斜面体B上，对B施加一水平向左的推力F，使A、B保持相对静止向左做匀速直线运动，则B对A的作用力大小为(重力加速度为g)()A．mg B．mgsin θC．mgcos θD．02．下列说法正确的是（）A．卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核具有复杂的结构B．在一根长为0.2m的直导线中通入2A的电流将导线放在匀强磁场中，受到的安培力为0.2N，则匀强磁场的磁感应强度的大小可能是0.8TC．伽利略利用理想斜面实验得出物体不受外力作用时总保持静止或匀速直线运动的状态，开创了物理史实验加合理外推的先河D．比值定义法是物理学中定义物理量的一种常用方法，电流强度I的定义式是U IR =3．如图所示，一根轻弹簧竖直直立在水平地面上，下端固定，在弹簧的正上方有一个物块。
高中物理5.4 变压器学案新人教版选修
高中物理5.4 变压器学案新人教版选修5、4 变压器导学案【学习目标】1、知道变压器的构造、2、理解互感现象，理解变压器的工作原理、3、理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题、4、知道课本中介绍的几种常见的变压器、【学习重点和难点】重点：理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系。
难点：分析解决理想变压器问题。
【自主学习】一、变压器1、定义：用来改变的设备，称为变压器、2、构造：变压器由一个铁芯和两个线圈组成的、与连接的线圈叫原线圈，与连接的线圈叫副线圈、3、原理现象是变压器的工作基础、原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生、4、作用改变交变电流的，不改变交变电流的和、二、理想变压器1、理想变压器是一种模型、理想变压器有三个特点：（1）铁芯封闭性好，无漏磁现象，即穿过原、副线圈两绕组每匝的磁通量Φ都、（2）线圈绕组的电阻，无能损现象、（3）铁芯中的电流不计，铁芯不发热，无能损现象、2、理想变压器的变压原理：是现象，即是变压器变压的成因、3、能量转换：变压器是把电能转化为又把磁场能转化为的装置、4、理想变压器的基本关系（1）输出功率输入功率P出＝P入，U1I1＝U2I2、（2）原副线圈两端的电压跟匝数成正比：、U1/U2=n1/n2（3）原副线圈中的电流跟匝数成反比（仅限一个副线圈）：I1/I2=n2/n1、（4）原副线圈的交变电流的周期T和频率f 、（5）理想变压器线圈中的电流决定线圈中的电流、原线圈中的电流随副线圈中电流的增大而，当有几组副线圈时，原、副线圈中的电流关系为n1I1＝n2I2＋n3I3＋…，其中n2、n3…为工作的副线圈的匝数、6、两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫变压器、【精讲点拨】一、理想变压器的工作原理1、什么是理想变压器？没有能量损失的变压器叫做理想变压器、理想变压器具有以下特点：―→2、变压器的工作原理变压器的变压原理是电磁感应、当原线圈加上交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生变化的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势、如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生变化的磁通量，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、(如上图)由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的，根据法拉第电磁感应定律，有E1＝n1，E2＝n2，所以＝、对于理想变压器，由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以＝、【特别提醒】若通过原线圈的电流是恒定的，副线圈即使闭合也没有电流形成，若通过原线圈的电流是线性增大的，副线圈中感应电动势、电流是恒定的、例、关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是()A、通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变B、穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等C、穿过副线圈磁通量的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二、理想变压器的“两不改变”与“两改变”1、两不改变(1)不改变功率理想变压器不计铜损、铁损及漏磁，所以输入功率等于输出功率，P入＝P出、当副线圈为断路时，原线圈输入功率为零、(2)不改变频率在原线圈中接上周期性变化的电流，在副线圈中会激发出同频率的交变电流、2、两改变(1)改变电压由＝可知：若n1＞n2，则U1＞U2，降压；若n1＜n2，则U1＜U2，升压。
2020版高中物理 第五章 交变电流 5.4 变压器学案 新人教版选修3-2
4 变压器[学习目标] 1.了解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.2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系．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原线圈，与负载连接的线圈叫副线圈．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、方向不断变化，在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：没有能量损失的变压器叫做理想变压器，它是一个理想化模型． 2．电压与匝数的关系原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即U 1U 2＝n 1n 2. 3．理想变压器原、副线圈功率关系P 1＝P 2(填“>”、“＝”或“<”)．4．两类变压器副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器． [即学即用]1．判断下列说法的正误．(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)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．( × ) (3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失．( × ) (4)理想变压器不能改变交变电流的频率．( √ )2．一台理想降压变压器从10 kV 的线路中降压并提供200 A 的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________． 答案 250 V 50 kW 5 A解析 由U 1U 2＝n 1n 2，得U 2＝U 1n 2n 1＝10×103×140V ＝250 V ；由理想变压器功率关系，得P 入＝P 出＝U 1I 1＝U 2I 2＝250×200W ＝50 kW ，同时得I 1＝U 2I 2U 1＝250×20010×103 A ＝5 A.一、变压器的原理及电压与匝数的关系[导学探究] 如图1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．图1(1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？如果不相等，与什么因素有关？ (3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？为什么？答案 (1)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． (2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率ΔΦΔt 都相同，若左边匝数为n 1，则U 1＝E 1＝n 1ΔΦΔt .若右边匝数为n 2，则U 2＝E 2＝n 2ΔΦΔt ，故有E 1E 2＝n 1n 2；若忽略左边线圈的电阻则有U 1＝U 电源，这样看来只要n 1≠n 2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等．小灯泡两端的电压，即副线圈两端的电压与原、副线圈匝数比有关． (3)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势． [知识深化]1．变压器能改变交变电压、交变电流，但不能改变恒定电压、恒定电流． 2．变压器不能改变交流电的频率与功率． 3．变压器原、副线圈中电压关系 (1)只有一个副线圈：U 1U 2＝n 1n 2(2)有多个副线圈：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝…例1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( ) A ．通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变 B ．穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等 C ．穿过副线圈磁通量的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 答案 C解析 通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S 不变，故磁通量Φ变化，A 错误；因理想变压器无漏磁，故B 错误；由互感现象知C 正确；原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，故D 错误．二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系 [导学探究] 阅读教材回答下列三个问题：(1)什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？ (2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系． (3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系．答案 (1)理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗．所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 入＝P 出． (2)由能量守恒有P 入＝P 出，即U 1I 1＝U 2I 2. 所以I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1.(3)若有多个副线圈，则P 1＝P 2＋P 3＋…， 即U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋…将U 1∶U 2∶U 3∶…＝n 1∶n 2∶n 3∶…代入得n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋…[知识深化] 1．电流关系(1)只有一个副线圈时，有U 1I 1＝U 2I 2，得：n 1I 1＝n 2I 2，即I 1I 2＝n 2n 1.(2)当有多个副线圈时，由I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋……得：n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3＋……. 2．功率关系从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率P 入＝P 出．例2 如图2所示，理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L ＝6 Ω，AB 两端电压u 1＝122sin 100πt (V)．下列说法正确的是( )图2A ．电流频率为100 Hz B.的读数为24 V C.的读数为0.5 A D ．变压器输入功率为6 W答案 D解析 根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m2知U 1＝12 V ，f ＝ω2π＝50 Hz ，选项A 错误；根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1＝12×12 V＝6 V ，即的读数为6 V ，选项B 错误；又I 2＝U 2R L ＝66A ＝1 A ，即的读数为1 A ，选项C 错误；根据P 入＝P 出及P 出＝U 22R L ＝626W ＝6 W ，选项D 正确．1．电压表、电流表示数均为有效值． 2．理想变压器P 入＝P 出．3．变压器不改变频率，即原、副线圈交变电流频率相等． 三、理想变压器的动态分析 1．电压、电流、功率的制约关系(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时，输入电压U 1决定输出电压U 2，即U 2＝n 2U 1n 1. (2)功率制约：P 出决定P 入，P 出增大，P 入增大；P 出减小，P 入减小；P 出为0，P 入为0.(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定，且输入电压U 1确定时，副线圈中的输出电流I 2决定原线圈中的电流I 1，即I 1＝n 2I 2n 1. 2．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 →I 2→P 出→P入→I 1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 出→P入→I 1.例3 (多选)如图3所示，T 为理想变压器，电流表、电压表均为理想交流电表．R 1、R 2为定值电阻，R 3为滑动变阻器，L 为电感线圈，A 、B 两点间接正弦交流电，则( )图3A ．只将滑片P 1下移时，电流表示数变小B ．只将滑片P 2下移时，电压表示数变大C ．只增大交流电的电压时，电流表示数变大D ．只增大交流电的频率时，电压表示数不变 答案 AC解析 只将滑片P 1下移时，变压器副线圈输出电压U 2减小，由U 1I 1＝U 22R可知，U 1、R 不变，I 1减小，A 正确；只将滑片P 2下移时，副线圈电路中的总电阻减小，U 2不变，因此副线圈电路中的电流增大，R 1两端的电压增大，R 3两端的电压减小，电压表的示数减小，B 错误；只增大交流电的电压时，根据变压比公式可知，副线圈两端的电压增大，因此副线圈的电流增大，根据变流比公式可知，原线圈的电流增大，故电流表示数增大，C 正确；只增大交流电的频率时，电感线圈的感抗增大，副线圈电路中的总电阻增大，总电流减小，R 1两端的电压减小，R 3两端的电压增大，电压表示数增大，D 错误．针对训练 如图4所示，理想变压器原、副线圈回路中的输电线的电阻忽略不计．当S 闭合时( )图4A ．电流表A 1的读数变大，电流表A 2的读数变小B ．电流表A 1的读数变大，电流表A 2的读数变大C ．电流表A 1的读数变小，电流表A 2的读数变小D ．电流表A 1的读数变小，电流表A 2的读数变大 答案 B解析 当S 闭合后，变压器副线圈电路中的总电阻R 减小，而输出电压不变．由I 2＝U 2R得I 2增大，即电流表A 2的读数增大，变压器的输出功率变大．由U 1I 1＝U 2I 2可知，I 1变大，即电流表A 1的读数也变大，选项B 正确． 四、自耦变压器和互感器 1．自耦变压器铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图5所示．图52．互感器交流电压表和交流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6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7所示)图6 图7例4 (多选)图8甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是( )图8A．线圈匝数n1<n2，n3<n4B．线圈匝数n1>n2，n3>n4C．甲图中的电表是电压表，输出端不可短路D．乙图中的电表是电流表，输出端不可断路答案CD解析题图甲中的原线圈并联在电路中，为电压互感器，是降压变压器，n1>n2，其中的电表为电压表；题图乙中的原线圈串联在电路中，为电流互感器，是升压变压器，n3<n4，其中的电表为电流表，故选项C、D正确．1．电压互感器应并联接入电路；电流互感器应串联接入电路．2．电压互感器是把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2.3．电流互感器是把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2.例5如图9所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0＝220 V，n0＝2 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、500匝、1 100匝、2 200匝．电动机M的内阻r＝4 Ω，额定电压为U＝220 V，额定功率P＝110 W．下列判断正确的是( )图9A．当选择挡位3时，电动机两端电压为110 VB．当挡位由3变换到2时，电动机的功率增大C．当选择挡位2时，电动机的热功率为1 WD．当选择挡位4时，电动机的输出功率为110 W答案 A解析由电压与匝数的关系U0∶U3＝n0∶n3，解得U3＝110 V，A正确；当挡位由3变换到2时，输出电压减小，电动机的功率减小，B错误；在额定功率的情况下，电动机的额定电流为I＝PU＝0.5 A，热功率P r＝I2r＝1 W，输出功率为P－P r＝(110－1) W＝109 W，D错误；当没有达到额定功率时，热功率小于1 W，C错误．1．(变压器的工作原理)(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相同的物理量是( ) A ．每匝线圈中磁通量的变化率 B ．交变电流的频率C ．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率D ．原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势 答案 ABC2．(理想变压器基本关系的应用)(多选)如图10所示，将额定电压为60 V 的用电器，通过一理想变压器接在正弦交变电源上．闭合开关S 后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V 和2.2 A ．以下判断正确的是( )图10A ．变压器输入功率为484 WB ．通过原线圈的电流的有效值为0.6 AC ．通过副线圈的电流的最大值为2.2 AD ．变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶3 答案 BD解析 变压器的输入功率等于输出功率P 1＝P 2＝I 2U 2＝2.2×60 W＝132 W ，选项A 错误；由U 1U 2＝n 1n 2得n 1n 2＝U 1U 2＝22060＝113，选项D 正确；由I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝311×2.2 A＝0.6 A ，选项B 正确；根据I ＝I m2得通过副线圈的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝1152 A≈3.1 A，选项C 错误．3．(理想变压器的动态分析)如图11所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是( )图11A ．I 1和I 2表示电流的平均值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 2变大 答案 C解析 电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A 、B 错误．根据U 1U 2＝n 1n 2得U 2＝n 2n 1U 1，U 1不变，则U 2不变，滑片P 向下滑动过程中，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，由闭合电路欧姆定律知I 2变大，根据I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2，I 1变大，故C 正确，D 错误． 4．(互感器)(多选)如图12所示，L 1、L 2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V 和10 A ，已知甲图中原、副线圈匝数比为100∶1，乙图中原、副线圈匝数比为1∶10，则( )图12A ．甲图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VB ．甲图是电流互感器，输电电流是100 AC ．乙图中的电表是电压表，输电电压为22 000 VD ．乙图是电流互感器，输电电流是100 A 答案 AD解析 根据U 1U 2＝n 1n 2，有U 1＝n 1n 2U 2＝1001×220 V＝22 000 V ，故A 正确；题图甲是电压互感器，故B 错误；题图乙是电流互感器，电表是电流表，故C 错误；只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比I 1I 2＝n 4n 3，有I 1＝n 4n 3I 2＝101×10 A＝100 A ，故D 正确．。
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变压器
按上图所示连接好电路，接通电源，观察灯泡是否发光。
两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验说明了什么？
当一个线圈中同交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在另一个线圈中激起感生电场，从而产生感生电动势，灯泡中有了感应电流，故灯泡发光。
实验说明，通过互感现象，电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈。
变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。
一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）。
两个线圈都是绝缘导线绕制成的。
铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：
互感现象是变压器工作的基础。
在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。
这个交变磁通量既穿过原线圈，也穿过副线圈，在原、副线圈中都要引起感应电动势。
如副线圈是闭合的，在副线圈中就产生交变电流，它也在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中同样引起感应电动势。
副线圈两端的电压就是这样产生的。
所以，两个线圈并没有直接接触，通过互感现象，副线圈也能够输出电流。
变压器线圈两端的电压与匝数有何关系呢？下面我们通过实验来探究。
目的：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 器材：可拆变压器，学生电源，多用电表，导线若干 实验步骤：
（1）按图示电路连接电路
（2）原线圈接低压交流电源6V ，保持原线圈匝数n 1不变，分别取副线圈匝数n 2=
2
1
n 1，n 1，2 n 1，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
（3）原线圈接低压交流电源6V ，保持副线圈匝数n 2不变，分别取原线圈匝数n 1=
2
1
n 2，n 2，2 n 2，用多用电表交流电压档分别测出副线圈两端的电压，记入表格。
U 1＝6V
实验次数 1
2
3
4
5
6
原线圈匝
数n 1 n 1
n 1 n 1 n 2 n 2 n 2
副线圈匝数n 2 2
1n 1 n 1 2 n 1
2
1n 2 n 2 2 n 2
副线圈输
出电压U 2
结论
（4）总结实验现象，得出结论。
注意事项：（1）连接好电路后，同组同学分别独立检查，然后由老师确认，电路连接无误才能接通电源。
（2）注意人身安全。
只能用低压交流电源，电源电压不能超过12V （3）使用多用电表交流电压档测电压时，先用最大量程测试，然后再用适当的挡位进行测量。
P 输出=P 输入
2121N N U U = 1
221N N
I I = （四）实例探究 理想变压器基本规律
【例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 （ ）
A ．交流的频率
B ．电流的有效值
C ．电功率
D ．磁通量变化率
理想变压器的综合应用
【例2】如图所示为一理想变压器，K 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑动触头，U 1为加在原线圈两端的电压，I 1为原线圈中的电流，则 （ ）
A ．保持U 1及P 的位置不变，K 由a 合到b 时，
I 1将增大
B ．保持U 1及P 的位置不变，K 由b 合到a 时，
R 消耗功率减小
C ．保持U 1不变，K 合在a 处，使P 上滑，I 1将增大
D ．保持P 的位置不变，K 合在a 处，若U 1增大，I 1将增大
【例3】如图所示，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全部正常发光，求三个线圈的匝数比n 1∶n 2∶n 3.
（五）巩固练习
理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6 V 的电池上，则副线圈两端电压为 （ ）
A.36 V
B.6 V
C.1 V
D.0 V
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。