高中物理 人教版选修3-2 5.4 变压器 教学设计、教案
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。
实验课《变压器》——探究性教学设计
实验课《变压器》——探究性教学设计发布时间：2021-08-04T11:05:47.877Z 来源：《教育学文摘》2021年四月10期作者：陈名[导读] 《变压器》是人教版选修3-2第五章第4节的内容陈名人大附中深圳学校广东省深圳市 518119 摘要：《变压器》是人教版选修3-2第五章第4节的内容，本节通过实验探究并结合理论分析，认识变压器的结构，原理和变压器基本规律，是本章的重点之一；从整个高中物理来看，本节既联系电磁感应，又为下一节电能输送做了铺垫，起到承上启下的作用，是高考的热点之一。
变压器这一节课不仅涉及物理模型的建立，也涉及物理规律的探索与验证，因此可以作为很好的物理实验课。
关键词：变压器实验探究一、教材分析1、教学重点：1.变压器的结构和变压原理2.变压器两端电压与匝数的关系。
2、教学难点：变压器原副线圈电压与匝数的关系二、学情分析学生已经掌握了电磁感应的知识，学习了法拉第电磁感应定律，了解了互感现象，为学习变压器原理打下了基础。
学生已经具备了基本的电学实验能力，并且在验证牛顿第二定律实验过程中对控制变量法有较深体会，为本节课实验探究变压器的基本规律做好了准备。
三、实验教学目标分析1、知识与技能1）理解变压器的结构2）掌握变压器的工作原理和基本规律2、过程与方法1）提高学生观察、推理和分析能力2）提高合作交流的能力。
3、情感态度与价值观1）培养严谨的科学态度2）培养独立自主的探索精神本节课设计亮点通过探索性实验，培养学生探索物理知识的能力。
中学物理实验有大量的验证性实验，旨在让学生通过实验去验证某一规律。
为了培养学生探索物理知识的能力，在教师反复尝试，确定难度适中，实验可行性强之后，多让学生进行探索性实验，这正是新课改的理念所倡导的。
四、教学过程环节一：新课引入生活用电有效电压是220V，而我们使用的各种用电器额定电压各不相同，学生们很自然地联想到本节课的标题，意识到变压器在生活中的重要作用。
高中物理选修3-2 第五章交流电-4.变压器(课件)(共70张PPT)
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
2020-2021学年高二人教版选修3—2第五章 5.4变压器(二)word版含解析答案
A.输入电压 u 的表达式 u = 20 2 sin (50t )
B.只断开 S2 后, L1 、 L2 均正常发光 C.只断开 S2 后,原线圈的输入功率增大 D.若 S1 换接到 2 后, R 消耗的电功率为 0.8 W
8.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
A.当光照变弱时,变压器的输入功率增加 B.当滑动触头 P 向下滑动时,电阻 R1 消耗的功率增加 C.当开关 K 由闭合到断开,原线圈中电流变大 D.当 U 增大时,副线圈中电流变小 11.如图所示,匝数为 50 匝的矩形闭合导线框 ABCD 处于磁感应强度大小 B = 2 T 的水平匀强磁场中,线框面积 s=0.5m2,线框电阻不计。线框绕垂直
13.如图所示,理想变压器的原副线圈匝数均可调节,原线圈两端接上正弦 交流电,在其他条件不变的情况下,为了使变压器输入功率增大,可使 ()
A. 原线圈匝数 n1 增加 B. 副线圈匝数 n2 增加 C.负载电阻 R 的阻值增大 D.负载电阻 R 的阻值减小 14.如图所示,一台理想变压器的原、副线圈的匝数比为 4: 1,原线圈接入 电压为 220V 的正弦交流电,副线圈接有两只理想二极管(正向电阻为 0,反
12.用理想变压器给负载电阻供电,变压器输入电压一定时,在下列办法中
可以使变压器的输入功率增加的是(
)
A.增大负载电阻的阻值,而原、副线圈的匝数保持不变 B.减小负载电阻的阻值,而原、副线圈的匝数保持不变 C.增加副线圈的匝数,而原线圈的匝数和负载电阻保持不变 D.增加原线圈的匝数,而副线圈的匝数和负载电阻保持不变
5.答案：C
解析：由题图可知，c、d 间的线圈为整个线圈的一部分，故其匝数比作 为原线圈的整个线圈的匝数少，根据变压器的电压与匝数的关系可知， U2<U1，在将滑动触头从 M 点顺时针旋转到 N 点的过程中，c、d 间的线圈 的匝数减少，所以输出电压降低，选项 C 正确.
变压器-高二物理课件(2019人教版选择性必修第二册)
若将载流导线在铁芯上绕n0匝,由I= 0 0知,当n0>1时I值将偏大,D错。
【例6】（多选）某电磁感应式无线充电系统原理如图所示，当下方送电线圈两端
啊a、b接上220V的正弦交变电流后，会在上方临近的受电线圈中产生感应电流，
从而实现充电器与用电装置间的能量传递。若该装置等效为一个无漏磁的理想变
圈消耗的电功率变小，理想变压器原副线圈功率相等，原线圈输入功率减小，所以 C 选项错误:
D.P、Q都不动，副线圈两端电压不变，新开开关，副线圈中总电阻增大，总电流减小，所以变压
器的输入电流也要减小，所以 D 选项正确。故选 BD.
2.互感器
U1 n1
U2＝n2
V
电压互感器
I1n1＝I2n2
A
并联 降压
形的铁芯上，P是可移动的滑动触头。AB间接交流电压U，输出端接通了两个相同
的灯泡L1和L2，Q为滑动变阻器的滑动触头，当开关S闭合，P处于图示的位置时，
两灯均能发光。下列说法正确的是（
）A. 图中自耦变压器是升压变压器
B. Q不动，将P沿逆时针方向移动，L1将变亮C. P不动，将Q向右移动，变压器的
量的电压为副线圈两端的电压,原、副线圈匝数不变,输入电压不变,故 V2示数不变,V3示数为 V2示数减
去 R0两端电压,两线圈中电流增大,易知R0两端电压升高,故V3示数减小，选项B错误;理想变压器
U1I1=U2I2，则U1ΔI1 =U₂ΔI2，ΔI2>ΔI1 ，故U2<U1,变压器为降压变压器,选项C错误;因I增大,故知R减小,变
D.若将载流导线在铁芯上多绕几匝，钳形电流测量仪的示数将变小
解析： 钳形电流测量仪实质是一个电流互感器,依据电磁感应原理工
5.4 变压器 (人教版选修3-2)
5.4 变压器每课一练（人教版选修3-2）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 mAC．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 kWB．5 A,10 kV,50 kWC．200 A,250 V,50 kWD．200 A,10 kV,2×103kW6．一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n 1n 2＝120，加在原线圈的电压为u 1＝311sin 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 ．I 1<I 2D ．I 1>I 29．如图15甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R 1＝20 Ω，R 2＝30 Ω，C 为电容器．已知通过R 1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R 2的电功率约为6.67 WD ．通过R 3的电流始终为零10．如图16所示，理想变压器线圈匝数比n 1∶n 2＝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 ．0.5UB ．2U230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U 3＝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1.80×104V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．参考答案课后巩固练1．CD 2．B3．BD [在不考虑原、副线圈内电阻的情况下，变压器原、副线圈电压之比(U 1/U 2)等于原、副线圈中产生的感应电动势之比(E 1/E 2)．当给线圈1输入电压U 1时，U 1U 2＝E 1E 2＝n 1ΔΦ1Δt n 2ΔΦ2Δt＝n 1ΔΦ1n 2ΔΦ2＝21×21＝41.当给线圈2输入电压U 2时，U 2U 1＝E 2E 1＝n 2ΔΦ2Δt n 1ΔΦ1Δt＝n 2ΔΦ2n 1ΔΦ1＝12×21＝1.所以选项B 、D 正确．]4．AD [变压器不改变电压的频率，副线圈中的电压频率等于原线圈中的电压频率为f ＝1T ＝12×10－2 Hz ＝50 Hz ；由U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈中电压的最大值31 V ，故有效值为312V ；P 向右移动时，输出电路中电压不变，电阻减小，电流增大，输出功率增大，变压器的输入功率等于输出功率，也增大，故正确的选项为A 、D.]5．A [设原线圈输入电压、电流、功率分别为U 1、I 1、P 1，副线圈输出电压、电流、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＝140×10×103 V ＝250 V 输出功率P 出＝U 2I 2＝250×200 W ＝50 kW]6．B [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．]7．AB [由U 1U 2＝n 1n 2得：副线圈的输出电压u 2＝5u ＝1002sin 100πt V ，此电源频率f 0＝50Hz ，而氖泡每个周期发光2次，则氖泡的发光频率f 氖＝2f 0＝100 Hz ，A 正确；电压表的示数应为副线圈输出电压的有效值，故U ＝U 2m2＝100 V ，B 正确；交变电流、电压的有效值不变，故表示数不变，C 错；断开开关后，变压器的输出功率减小，D 错．]8．BD [原线圈电压有效值U 1＝U m 2＝3112V ＝220 V ，由U 1U 2＝n 1n 2，可得U 2＝4 400 V ，由欧姆定律可知I 2＝U 2R ＝10 mA ，由I 1I 2＝n 2n 1可得：I 1>I 2，所以B 、D 两项正确．]9．C [由题中图象可知该交变电流的周期为0.02 s ，所以频率为50 Hz ，A 错误；因为变压器输出电压最大值为20×1 V ＝20 V ，所以由变压比公式U 1n 1＝U 2n 2知变压器原线圈电压的最大值为20×10 V ＝200 V ，B 错误；R 2的功率P 2＝U 2R 2＝⎝⎛⎭⎫202230W ＝6.67 W ，C 正确；因为电容器存在充、放电现象，所以电阻R 3中的电流不是始终为零，D 错误．]10．D [设原线圈电压为U 1，电流为I 1，副线圈电压为U 2，电流为I 2，则U 1＝U －I 1R A ，U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1，U 2＝I 2R B ，依题意，A 、B 完全相同，有R A ＝R B ，联立以上各式，整理可得 n 2n 1U 1＝n 1n 2(U －U 1)，即12U 1＝2(U －U 1)， 得U 1＝45U ，U 2＝12U 1＝25U ＝0.4U ]11．(1)275匝 (2)550匝 0.255 A解析 (1)变压比公式对于两个副线圈也适用，则有U 2U 3＝n 2n 3，n 3＝n 2U 3U 2＝30×11012匝＝275匝． (2)同理：n 1n 2＝U 1U 2，n 1＝U 1U 2n 2＝22012×30匝＝550匝．理想变压器的输入功率等于输出功率，即P 1＝P 2＋P 3＝12 W ＋0.4×110 W ＝56 W ．原线圈中电流I 1＝P 1U 1＝56220A ≈0.255 A12．(1)0.98 A (2)180 W解析 (1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U 1、U 2、I 1、I 2.根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有I 1U 1＝I 2U 2当I 2＝12 mA 时，I 1即为熔断电流，代入数据，得I 1＝0.98 A(2)设副线圈中电流为I 2′＝10 mA 时，变压器的输入功率为P 1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有P 1＝I 2′U 2，代入数据，得P 1＝180 W 13．(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输出功率，有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＝13 A(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。
人教课标版高中物理选修3-2：《电能的输送》教案-新版
电能的输送【核心素养】通过《电能的输送》的学习过程，培养学生主动探究、发现问题、解决问题；教育学生节约用电，养成勤俭节约的好习惯。
【教学目标】1.知道为什么要远距离输电、“便于远距离输送”是电能的优点之一，掌握高压输电的过程。
2.掌握降低输电损耗的两个途径。
3.了解电网供电的优点和意义。
【教学重点难点】1.输电线上电压损失与功率损失产生的原因及如何减少两种损耗。
2.高压输电电路图画法及电路图中三个回路的电压、电流、功率的关系。
【教学方法】讲授法、演示实验法、分组讨论法、PPT 展示。
【教学过程】一．复习第四节重要知识点（采用提问全班学生的形式来复习，同时在PPT 上展示复习的知识点）1.变压器的工作原理：利用电磁感应把原线圈的电能传输给副线圈，副线圈把电能传递给负载。
2.理想变压器的基本规律：电压关系： 电流关系： 功率关系： 3.变压器的结构示意图和电路中的画法。
2121n n U U =1221n n I I =21P P =二．为什么要远距离输电？通过PPT展示核心城市“北京”、“上海”、“广州”、“香港”四幅美丽的夜景图。
（一）师生互动环节教师：如此美丽的夜景，如果没有电，还能看到这些美景吗？学生回答：不能教师：电从哪里来？学生回答：发电厂教师：怎么样把电能送过来？学生回答：用两根导线连接发电厂和用户即可把电能输送过来教师：我们国家著名的发电厂有哪些？”（二）教师通过PPT讲授用PPT展示“秦山核电站”、“内蒙古准格尔热电厂”、“三峡水电站”、“达板城风力发电站”，用PPT把发电厂和核心城市的位置标在国家地图上，学生会发现两个位置相距甚远，故需要远距离输电。
三．输送电能有哪些基本要求？（采用边提问学生边解释、总结的方式来完成）可靠：是指保证供电线路可靠地工作，少有故障和停电。
保质：就是保证电能的质量，即电压和频率稳定。
经济：是指输电线路建造和运行的费用低，电能损耗小。
四．降低输电损耗的两个途径。
人教版新课程选修3-2《变压器》的教学案例
陈 小 玲
（ 浙江省温 州市瓯海 区任 岩松 中学 ，浙 江 温州 ３ ５ ６ ） ２００
一
、
教材 分 析
（） １ 重点 ：变压 器 工作 原理 和Ｊ 作规 律 二 （） 点 ：变压 器互 感 原理 和漏 磁现 象 ２难 三 、 教 学 资 源 学 生 ：学 生 电 源 、变 压 器 、小 灯 泡 、 万 用 表 、导 线 若 干 教 师 ：可 拆 式 变 压 器 、学 生 电 源 、灯 泡 、万 用 表 、导 线 四 、思路 设 计
（ 了解变 压器 的结 构 １ ）
用 电器 随身 听
扫描 仪
为 学 习远 距 离输 电奠 定 基础 。与 以 往教 材 的不 同 之处 是 增 加 了 若 干 、多 媒 体 课 件 ，学 生变 压 器
创 设情境 Ｌ一 引 ＿ 导分析 Ｌ一 实验探究 ． ＿ Ｊ总结规 律 ． 课堂小结 Ｊ
提Ｌ问题 ｌ Ｉ Ｈ 建立模型 】 『理论分析 ｌ Ｉ实践应用 ｌ ｌ 布置作业
五 、教学 设 计
（一 ） 导 入 课 题 、
额定 工作 电压 ３ Ｖ
２ Ｖ
用 电器 机床 的照 明灯
防身 器
额定 工作 电压 ３Ｖ ６
３０ Ｖ ００
（ 理解 变压器 原 、 ２ ） 副线 圈上 的 电压 与匝数 的关 系 （ 通过探 究锻炼动 手能力 和处理数据 的能力 ３ ） ２ 、过 程 与方 法 （ ２ ）体 验实 验动 手 的乐 趣 ，培养 动 手 和观 察能 力 。 ３ 、情 感态 度 与价 值 观
引 入更 多生活 中的实例 ，让学 生 明 白数学 不仅 仅是 数字 ，它 还是 的 措 施 弄 懂 、弄 通 。
(完整word版)人教版高中物理选修3-2全册教案(完整)
2、如右图，匀强磁场垂直于圆形线圈指向纸里，a、b、c、d为圆形线圈上等距离的四点,现用外力作用在上述四点，将线圈拉成正方形，设线圈导线不可伸长，且线圈仍处于原先所在的平面内，则在线圈发生形变的过程中
明确：对电流表而言，电流从哪个接线柱流入,指针向哪边偏转．
（2)闭合电路的一部分导体做切割磁感线的情况．
a．磁场方向不变，两次改变导体运动方向，如导体向右和向左运动．
b．导体切割磁感线的运动方向不变，改变磁场方向．
根据电流表指针偏转情况，分别确定出闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，产生的感应电流方向．
二、例题分析
例1、在匀强磁场中放一电阻不计的平行金属导轨,导轨跟大线圈M相接，如图,导轨上放一根导线ab,磁感线垂直于导轨所在平面。欲使M所包围的小闭合线圈N产生顺时针方向的感应电流，则导线的运动情况可能是
A、匀速向右运动B、加速向右运动
C、减速向右运动D、加速向左运动
例2、如图，水平地面上方有正交的匀强磁场和匀强电场，电场竖直向下,磁场垂直纸面向里，半圆形铝框从直径出于水平位置时开始下落，不计阻力,a、b两端落到地面的次序是
（3）奥斯特发现电流磁效应的过程是怎样的？用学过的知识如何解释?
（4）电流磁效应的发现有何意义?谈谈自己的感受。
学生活动：结合思考题，认真阅读教材,分成小组讨论,发表自己的见解。
二、法拉第心系“磁生电”-—————电磁感应现象
教师活动：引导学生阅读教材有关法拉第发现电磁感应的内容.提出以下问题，引导学生思考并回答：
第四章电磁感应
4.1划时代的发现
教学目标
（一）知识与技能
1．知道与电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。
高中物理选修3-2第五章 4 变压器-----教师版
4变压器--教师版[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解变压器的构造及几种常见的变压器.2.理解变压器的工作原理，并能运用电磁感应的规律进行解释.科学思维：1.理想化方法构建变压器模型.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.科学探究：了解探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验方法，经历探究过程，分析现象得出探究结果.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U1U2＝n1n2.3.理想变压器原、副线圈功率关系P1＝P2(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.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＝10×103×140 V ＝250 V ；由理想变压器功率关系，得P 入＝P 出＝U 1I 1＝U 2I 2＝250×200 W ＝50 kW ，同时得I 1＝U 2I 2U 1＝250×20010×103A ＝5 A.一、变压器的原理及电压与匝数的关系如图所示，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.(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)当左边线圈接上交流电源时，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，在右边线圈中会产生感应电动势，右边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，若左边线圈匝数为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.1.变压器的原理是互感现象.当原线圈接交变电压时，在铁芯中产生周期性变化的磁场，在副线圈中会产生感应电动势，由于原、副线圈绕在同一个闭合铁芯上，所以穿过每一匝线圈的磁通量的变化率相等，但由于原、副线圈匝数不同，故电压不同.说明：(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)变压器原、副线圈中交流电的频率相等，即变压器不改变交流电的频率. 2.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 (多选)如图1所示的理想变压器，原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝1∶2，U 1＝2202sin ωt (V)，n 1＝1 100匝，以下说法中正确的是( )图1A.穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为1∶2B.穿过原、副线圈磁通量的变化率的最大值相等，均为25V C.原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2 V D.原、副线圈电压的最大值之比为1∶2 答案 BCD解析 对于理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过两个线圈的磁通量大小相等，磁通量的变化率相同，A 错误.根据E 1＝n 1ΔΦΔt 得磁通量的变化率的最大值为每一匝线圈产生的电动势的最大值，即⎝⎛⎭⎫ΔΦΔt max ＝22021 100 V ＝25 V ，所以每一匝产生的电动势的有效值为0.2 V ，B 、C 正确.由于匝数比为1∶2，所以原、副线圈电压最大值之比也为1∶2，D 正确. 二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系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＋…1.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. 2.电流关系(1)只有一个副线圈时，由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＋….例2 (多选)如图2所示，一理想变压器的原线圈匝数为n 1＝1 100匝，接电压U 1＝220 V 的交变电流，副线圈接“20 V 10 W ”的灯泡，灯泡正常发光，可知( )图2A.副线圈的匝数n 2＝200匝B.副线圈中的电流I 2＝0.5 AC.原线圈中的输入功率为10 WD.原线圈中的电流I 1＝0.1 A 答案 BC解析 由于理想变压器原、副线圈两端的电压比U 1U 2＝n 1n 2，则副线圈匝数n 2＝100匝，A 错误；理想变压器的原、副线圈的功率相等，所以原线圈的输入功率为10 W ，C 正确；由功率P ＝UI 可得副线圈中的电流I 2＝0.5 A ，原线圈中的电流I 1＝n 2n 1I 2≈0.045 A ，B 正确，D 错误.三、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3所示.图32.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4所示).电压互感器应并联接入电路.(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5所示).电流互感器应串联接入电路.图4图5例3(多选)图6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6A.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.例4 一自耦变压器如图7所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈.通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈，在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( )图7A.U 2>U 1，U 2降低B.U 2>U 1，U 2升高C.U 2<U 1，U 2降低D.U 2<U 1，U 2升高答案 C解析 由U 1U 2＝n 1n 2，n 1>n 2知U 2<U 1；滑动触头从M 点顺时针旋转至N 点过程，n 2减小，n 1不变，U 1不变，则U 2降低，C 项正确. 四、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(只有一个副线圈时).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5(多选)(2018·孝感市八校联盟高二下学期期末联考)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图8所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片.原线圈两端接在电压为U的交流电源上.则()图8A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变小B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的读数变大C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小答案AC解析在原、副线圈匝数比一定的情况下，变压器的输出电压由输入电压决定.因此Q位置不变时，输出电压不变，此时P向上滑动，副线圈电路总电阻增大，则输出电流减小，输入电流也减小，故电流表的读数变小，故A正确，B错误.P位置不变，将Q向上滑动，则输出电压变大，输出电流变大，输入电流也变大，则电流表的读数变大，故C正确，D错误.针对训练(2018·三明市高二下学期期末联考)如图9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K断开，当K接通时，以下说法正确的是()图9A.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 上的电压减小C.通过灯泡L 1的电流增大D.原线圈中的电流增大 答案 D解析 输入电压和匝数比不变，由U 1U 2＝n 1n 2知副线圈的输出电压不变，A 错误；当K 接通时，副线圈电路的总电阻减小，总电流I 2变大，电阻R 上的电压增大，并联部分的电压减小，通过灯泡L 1的电流减小，B 、C 错误；由I 1I 2＝n 2n 1知，电流I 2变大，则I 1变大，D 正确.[学科素养] 通过改变原、副线圈的匝数、滑动变阻器滑片的位置、开关闭合等方式分析理想变压器的动态问题，使学生进一步熟练掌握理想变压器的原理，熟练掌握理想变压器原、副线圈中的电压、电流、功率关系：U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1(一组副线圈)，P 1＝P 2，及U 1决定U 2、I 2决定I 1、P 2决定P 1等制约关系，培养了学生的综合分析能力，较好地体现了“科学思维”的学科素养.1.(变压器的工作原理)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.(理想变压器基本关系的应用)如图10所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，和均为理想电表，灯泡电阻R L＝6 Ω，AB两端电压u1＝122sin 100πt(V).下列说法正确的是()图10A.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6W 答案 D解析 根据u 1＝122sin 100πt (V)及U ＝U m 2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.3.(互感器)(多选)如图11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11A.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.图示高压输送电路输入的总功率为2.2×103 kW 答案 AD解析 题图甲中的原线圈并联在电路中，是电压互感器，电表是电压表，故B 错误；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；题图乙中的原线圈串联在电路中，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 ，根据P ＝UI 得输入的总功率P ＝U 1I 1＝22 000×100 W ＝2.2×103 kW ，故D 正确.4.(理想变压器的动态分析)(2016·天津卷)如图12所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表.下列说法正确的是( )图12A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大答案 B解析当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路的阻值变大，变压器副线圈两端电压不变，副线圈中的电流减小，则R1消耗的功率及其两端电压均变小，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，副线圈中的电流减小，则原线圈中的电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关S，副线圈电路中总电阻减小，副线圈中的电流变大，R1两端电压变大，R2两端电压减小，电流表A2示数减小；原线圈中的电流也变大，电流表A1示数变大，选项D错误.一、选择题考点一变压器的工作原理1.(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.如图所示的四个电路，能够实现升压的是()答案 D解析变压器只能对交变电流变压，不能对直流变压，故A、B错误；由于电压与线圈匝数成正比，所以D能实现升压，C不能实现升压，故C错误，D正确.3.如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表的示数是12 mA，则副线圈中电流表的示数是()图1A.3 mAB.48 mAC.零D.与R 的阻值有关 答案 C解析 当导体棒在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C 正确. 考点二 理想变压器基本关系的应用4.(多选)如图2所示，Q 是熔断电流为1 A 的保险丝(电阻不计)，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 ＝2202sin (100πt ) V.要使保险丝不熔断，则( )图2A.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＝12×220 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.5.一理想变压器原、副线圈匝数比n 1∶n 2＝11∶5.原线圈与正弦交流电源连接，输入电压u 随时间t 变化的图象如图3所示，副线圈仅接入一个10 Ω的电阻.则( )图3A.流过电阻的电流是20 AB.与电阻并联的理想电压表的示数是100 2 VC.经过1 min 电阻发出的热量是6×103 JD.变压器的输入功率是1×103 W 答案 D解析 设输入电压有效值为U 1，输出电压有效值为U 2，由题图知U 1＝220 V ，则由U 1U 2＝n 1n 2知U 2＝100 V ，I 2＝U 2R ＝10010 A ＝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 ＝6×104 J ，故选项C 错误；P 入＝P 出＝U 22R＝1×103 W ，故选项D 正确.6.(多选)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流电源上.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 理想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 m 2得通过副线圈的电流的最大值I 2m ＝2I 2＝115 2 A ≈3.1 A ，选项C 错误.7.如图5甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电.当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率为10 W 的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡的电阻为40 Ω，图中电压表为理想电表，下列说法正确的是( )图5A.变压器输入电压的瞬时值表达式为u ＝220 2sin πt (V)B.电压表的示数为220 VC.变压器原、副线圈的匝数比为11∶1D.变压器的输入功率为110 W 答案 C解析 由题图乙可知，ω＝2πT＝100π rad/s ，故A 错误；原线圈输入电压为220 V ，电压表示数为灯泡的额定电压U ＝PR ＝20 V ，故B 错误；由B 项分析，结合电压与匝数的关系得n 1n 2＝22020＝111，故C 正确；理想变压器的输入功率与输出功率相等，为10 W ，故D 错误. 8.(多选)(2016·全国卷Ⅲ)如图6所示，理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a 和b.当输入电压U 为灯泡额定电压的10倍时，两灯泡均能正常发光.下列说法正确的是( )图6A.原、副线圈匝数比为9∶1B.原、副线圈匝数比为1∶9C.此时a和b的电功率之比为9∶1D.此时a和b的电功率之比为1∶9答案AD解析设灯泡的额定电压为U0，两灯泡均能正常发光，所以原线圈两端电压为U1＝9U0，副线圈两端电压为U2＝U0，故U1U2＝91，n1n2＝U1U2＝91，A正确，B错误；根据公式I1I2＝n2n1可得，I1I2＝19，由于小灯泡两端的电压相等，所以根据公式P＝UI可得，灯泡a和b的电功率之比为1∶9，C错误，D正确.9.(2018·济宁市高二下学期期末)如图7所示，理想变压器原、副线圈接有三个完全相同的灯泡，其额定电压均为U，且三个灯泡均能正常发光.下列说法中正确的是()图7A.原、副线圈匝数比为3∶1B.原、副线圈匝数比为1∶3C.AB端的输入电压为3UD.AB端的输入电压为4U答案 C解析设灯泡正常发光时，流过它的电流为I，则该变压器原线圈电流I1＝I，副线圈中电流I2＝2I，则原、副线圈匝数比n1n2＝I2I1＝2∶1；所以原线圈两端的电压为U1＝n1n2U2＝2U，则AB端输入电压为3U，A、B、D错误，C正确.考点三自耦变压器与互感器10.(2018·陕西省教学质量检测)为了测量高电压和强电流，常用到变压器的有关原理.如图8所示，L1和L2是输电线，甲是电压互感器，乙是电流互感器.若电压互感器上下线圈的匝数比为1 000∶1，电流互感器上下线圈的匝数比为1∶100，并且知道电压表示数为220 V，电流表示数为10 A，下列说法正确的是()图8A.两输电线的电压为220 VB.L 2中的电流强度为10 AC.电路中输送的功率为2.2×108 WD.两输电线间的电阻为22 Ω 答案 C解析 甲是电压互感器，已知n 1∶n 2＝1 000∶1，电压表示数为U 2＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可得传输电压为：U 1＝2.2×105 V ，选项A 错误；乙是电流互感器，已知n 3∶n 4＝1∶100，电流表示数为I 4＝10 A ，根据I 3I 4＝n 4n 3可得传输电流为：I 3＝1 000 A ，选项B 错误；输电线中输送的功率为P ＝U 1I 3＝2.2×108 W ，选项C 正确；两输电线间的电阻无法求得，选项D 错误. 11.钳式电流表的外形和结构如图9中a 、b 所示.图b 中电流表的读数为1.2 A ，图c 中用同一电缆线绕了3匝，则( )图9A.这种电流表能测直流电流，图c的读数为2.4 AB.这种电流表能测交变电流，图c的读数为0.4 AC.这种电流表能测交变电流，图c的读数为3.6 AD.这种电流表既能测直流电流，又能测交变电流，图c的读数为3.6 A答案 C解析钳式电流表利用了变压器的工作原理，因此钳式电流表只能测交变电流.根据n1I1＝n2I2可知，题图b中线圈单匝时，的读数为1.2 A.在题图c 中绕3匝时，的读数应为3.6 A ，故选项C 正确.12.自耦变压器的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10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，接在电压有效值为220 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，且变压器是理想变压器，则U 2和I 1分别约为( )图10A.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，为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 100×220 V ＝380 V ，I 1＝P 2U 1＝2.0×103220 A ≈9.1 A ，故选项B 正确. 二、非选择题13.如图11所示的理想变压器原线圈1接到220 V 的交流电源上.副线圈2的匝数n 2＝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U 3＝110 V ，与电阻R 连接，通过R 的电流为0.4 A.求：图11(1)副线圈3的匝数n 3； (2)原线圈1的匝数n 1和电流I 1. 答案 (1)275匝 (2)550匝 0.255 A解析 (1)变压比公式对于两个副线圈也适用， 则有U 2U 3＝n 2n 3，n 3＝n 2U 3U 2＝30×11012 匝＝275匝.(2)n 1n 2＝U 1U 2，n 1＝U 1U 2n 2＝22012×30匝＝550匝. 理想变压器的输入功率等于输出功率 P 1＝P 2＋P 3＝12 W ＋0.4×110 W ＝56 W. 原线圈中电流I 1＝P 1U 1＝56220A ≈0.255 A. 14.如图12所示，理想变压器原线圈中输入电压U 1＝3 300 V ，副线圈两端电压U 2为220 V ，输出端连有完全相同的两个灯泡L 1和L 2，绕过铁芯的导线所接的电压表V 的示数U ＝2 V .求：图12(1)原线圈n 1等于多少匝？(2)当开关S 断开时，电流表A 2的示数I 2＝5 A.则电流表A 1的示数I 1为多少？ (3)在(2)情况下，当开关S 闭合时，电流表A 1的示数I 1′等于多少？ 答案 (1)1 650匝 (2)13 A (3)23A解析 (1)由电压与变压器匝数的关系可得：U 1n 1＝U 2n 2＝U ，则n 1＝1 650匝.(2)当开关S 断开时，有：U 1I 1＝U 2I 2，I 1＝U 2I 2U 1＝13 A.(3)当开关S 断开时，有：R L ＝U 2I 2＝44 Ω.当开关S 闭合时，设副线圈总电阻为R ′，有R ′＝R L 2＝22 Ω，副线圈中的总电流I 2′＝U 2R ′＝10 A.由U 1I 1′＝U 2I 2′可知，I 1′＝U 2I 2′U 1＝23 A.选择题1.(多选)(2017·徐州市、连云港市、宿迁市第三次模拟考试)如图1甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦交变电流，电表均为理想电表，下列说法正确的是( )图1A.电压表的示数为110 VB.交变电流的频率为50 HzC.滑动变阻器滑片向下滑动时，电压表示数变大D.滑动变阻器滑片向上滑动时，电流表示数变小 答案 BD解析 根据题图乙可知原线圈电压的有效值U 1＝220 V ，根据U 1U 2＝n 1n 2可得副线圈输出电压有效值U 2＝110 V ，电压表测量的是滑动变阻器R 两端的电压，小于110 V ，A 错误；根据题图乙可知交流电的周期为0.02 s ，频率为50 Hz ，B 正确；滑动变阻器滑片向下滑动时，滑动变阻器R 接入电路的阻值变小，电压表示数变小，C 错误；滑动变阻器滑片向上滑动时，滑动变阻器R 接入电路的阻值变大，流过副线圈的电流变小，根据I 1I 2＝n 2n 1可得流过原线圈的电流变小，电流表示数变小，D 正确.2.(多选)如图2所示的电路中，P 为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U 1不变，闭合开关S ，下列说法正确的是( )图2A.P 向下滑动时，灯L 变亮B.P 向下滑动时，变压器的输出电压不变C.P 向上滑动时，变压器的输入电流变小D.P 向上滑动时，变压器的输出功率变大 答案 BD解析 由于理想变压器输入电压U 1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U 2也不变，灯L 的亮度不随P 的滑动而改变，故选项A 错误，B 正确.P 向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，副线圈负载总电阻R 总减小，由I 2＝U 2R 总知，通过副线圈的电流I 2增大，输出功率P 出＝U 2I 2增大，再由I 1I 2＝n 2n 1知输入电流I 1也增大，故选项C 错误，D 正确.3.(多选)(2018·漳州市、龙海市等四校高二下学期期末联考)如图3所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝2202sin 100πt (V)，原、副线圈匝数比为10∶1，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小)，图中电表均为理想电表，下列说法正确的是( )图3A.变压器输出电压的频率为50 HzB.电压表V 2的示数为22 2 VC.照射R 的光变强时，灯泡L 变暗D.照射R 的光变强时，电压表V 1、电流表A 1的示数都不变 答案 AC解析 原线圈接正弦交流电，由题知角速度是ω＝100π rad/s ，所以f ＝100π2π Hz ＝50 Hz ，故A 正确.由表达式知输入电压有效值为220 V ，根据电压与匝数成正比，副线圈电压有效值即电压表V 2的示数为22 V ，故B 错误.R 处光照增强时，阻值减小，但不会影响变压器的输入电压及输出电压，则副线圈电路总电流变大，原线圈电流也变大，定值电阻分压增大，灯泡两端电压减小，灯泡变暗，故C 正确，D 错误.4.(2018·南京市高考冲刺练习卷)如图4所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U 1，输入功率为P 1，输出功率为P 2，各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R 的滑动触头向下移动时( )。
《变压器》 说课稿
《变压器》说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是《变压器》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《变压器》是高中物理选修3-2 第五章《交变电流》中的重要内容。
变压器是生活中常见的电气设备，它在电能的输送、电压的变换等方面有着广泛的应用。
通过对变压器的学习，学生能够深入理解电磁感应现象在实际生活中的应用，为后续学习远距离输电等知识奠定基础。
教材首先介绍了变压器的构造，然后通过实验探究了变压器的工作原理，最后阐述了理想变压器的电压与匝数的关系。
教材的编排注重知识的逻辑性和系统性，同时也注重培养学生的实验探究能力和科学思维。
二、学情分析学生在之前已经学习了电磁感应现象和法拉第电磁感应定律，对电磁感应的基本原理有了一定的了解。
但对于变压器这种较为复杂的电磁学器件，学生可能缺乏直观的认识和深入的理解。
此外，学生在实验探究和数据处理方面的能力还有待提高。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）了解变压器的构造和工作原理。
（2）理解理想变压器的电压与匝数的关系。
（3）能运用变压器的原理解决简单的实际问题。
2、过程与方法目标（1）通过实验观察和分析，培养学生的观察能力和逻辑思维能力。
（2）通过对实验数据的处理和分析，培养学生的科学探究能力和数据处理能力。
3、情感态度与价值观目标（1）激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的探索精神。
（2）让学生体会物理知识与实际生活的紧密联系，培养学生将物理知识应用于实际的意识。
四、教学重难点1、教学重点（1）变压器的工作原理。
（2）理想变压器的电压与匝数的关系。
2、教学难点（1）对变压器工作原理中电磁感应现象的深入理解。
（2）理解理想变压器的概念，并能运用理想变压器的规律解决实际问题。
五、教法与学法1、教法（1）实验探究法：通过实验让学生直观地观察变压器的工作现象，引导学生探究变压器的工作原理。
高中物理_变压器教学设计学情分析教材分析课后反思
变压器教学设计教学环节教学内容教学过程活动设计设计意图教师活动学生活动自习课导入学习了解变压器在生活中的普遍应用设计问题：你知道我们的市电电压是多大吗？你知道发电机发出的电一般是多少伏吗？你能说出一种常用电器的工作电压吗？我们通过什么设备来满足各种不同的电压需求呢？思考、体会变压器在生活中不可替代性，得出我们学习变压器的必要性激发学生学习的主动性自主学习变压器的构造及工作原理了解变压器：1、变压器结构、符号2、明确相关概念：原线圈（初级线圈）、副线圈（次级线圈）、输入电压、输出电压、升压变压器、降压变压器阅读课本找出相关知识点并记忆翻转课堂即学在前，教在后。
但怎么学？学习的脚本是什么？学到什么程度？需要教师的提前预设。
学案的作用就是指导学生学习，课本是学生获得知识的主要资源。
分析变压器工作原理提出问题：变压器为什么能变压？是不是只要在原线圈加上电源就可以在副线圈输出电压呢？问题1、观察变压器内部构造图，铁芯和线圈是导通的吗？那么我们能否认为变压器是通过铁芯导电完成电能在原副线圈间的传输呢？问题2、如图所示，变压器原线圈接交流电源，副线圈与小灯泡构成回路，小灯泡是否发光？若发光，电能是通过什么传递到副线圈的？铁芯的作用是什么？问题3、如果是原线圈接到直流恒定电源的两端呢？小灯泡还发光吗？为什么？由以上分析可知，变压器的工作原理是什么？以学案问题为导向，先独立思考形成初步认识，再阅读课本纠正或深化认识理想变压器规律理论探究提出问题：变压器怎么变压？通过改变什么来改变输出电压？为了简化分析问题，先建立理想物理模型——理想变压器建立模型：理想变压器问题1、变压器原副线圈能量转移的过程中都有哪些原因造成损耗？问题2、什么是理想变压器？其特点是什么？以学案问题为导向，根据学过的知识和从课本上获取的资料完成对变压器规律的理论探究并完成学以致用1、2自习课自主学习理想变压器规律理论探究理想变压器原副线圈电压关系探究问题1、根据理想变压器不考虑铁芯漏磁，由此得到1E、2E与匝数1n、2n关系？问题2、根据理想变压器不考虑线圈电阻，分析原线圈输入电压1U与原线圈产生的感应电动势1E关系；同理分析副线圈产生的感应电动势2E与副线圈输出电压2U关系？问题3、根据以上分析，1U、2U与匝数1n、2n关系？实验验证：实验仪器：学生电源1个，可拆卸变压器1个，交流电压表1个，导线若干。
高中物理 《变压器》教案14 人教版选修3-2
4 变压器教学设计(一)整体设计教学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。
学生通过前面《电磁感应》整章的学习，已经对磁生电以及涡旋电流有了基本的掌握，通过《交变电流》前两节的学习，对交变电流的特点也比较清楚，已经基本具备了学习变压器这一节内容的必备知识。
本节重点是从电磁感应和能量的转化与守恒两种角度深刻理解变压器的工作原理以及探究变压器的线圈两端电压与匝数的关系并能用它解决基本问题。
对于变压器工作原理，要让学生在电磁感应理论的基础上理解什么是互感现象？为什么原、副线圈之间在没有载流导体连接的状态下，副线圈中还可以输出电流？使学生再次体会交变电流与恒定电流的区别，以及交变电流的优点。
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，对学有余力的学生，可引导他们进行分析讨论。
本节内容是电磁感应知识与交变电流概念的综合应用，承上启下，体现出了交变电流的优点，并为电能输送奠定了基础。
教学目标1．了解变压器的构造及理解变压器的工作原理。
2．通过实验，探究变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，电流与匝数的关系并能用它们解决基本问题。
3．了解理想化模型在物理学研究中的重要性。
从探究“电压与匝数关系”全过程指导学生学习物理思想与方法。
4．了解变压器在生活中的应用。
教学重点难点1．探究变压器的线圈两端电压与匝数的关系并能用它解决基本问题。
2．从电磁感应和能量的转化与守恒两种角度理解变压器的工作原理。
教学方法与手段演示、推理、实验探究法、合作学习法。
课前准备教学媒体1．教具：台式电脑、投影屏幕、实物投影仪；多媒体课件；可拆式变压器、学生电源、开关、小灯泡、导线、多用电表等。
2．学具：(分组用实验器材)可拆变压器、学生电源、开关、导线、多用电表等。
知识准备复习电磁感应、法拉第电磁感应定律及交变电流的知识。
课前收集变压器或拍摄变压器的照片、网上下载的图片。
人教版高中物理选修3-2 5.5电能的输送教学设计
《电能的输送》探究性教学设计教材分析本节内容是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5节，是学生综合运用前面所学知识解决实际问题的一个典型例子。
课程设计力求将理论分析与实验验证相结合，使学生理解高压输电原理，培养和提高学生运用物理知识综合分析、解决实际问题的能力，动手能力和合作探究的能力。
教材写得比较详细、通俗，可让学生阅读课本，然后提出一些问题引导学生思考、讨论。
在内容的处理上，应注意以下几个方面：1．对于电路上的功率损失，可引导学生自己从已有的直流电路知识出发，进行分析，得出结论。
2．学生常常容易将导线上的电压损失ΔU＝U－U′与输电电压混淆起来，甚至进而得出错误结论。
要通过具体的例子，可引导学生进行讨论，澄清认识。
这样可达到事半功倍的效果。
要注意，切不可单纯由教师讲解，而代替了学生的思考。
3．讲解电路上的电压损失，是本节教材新增加的。
目的是希望学生对输电问题有更全面、更深入和更接近实际的认识，知道影响输电损失的因素不止一个，分析问题应综合考虑，抓住主要方面。
但真正的实际问题比较复杂，教学中并不要求深入讨论输电中的这些实际问题，也不要求对输电过程中感抗和容抗的影响进行深入分析。
4．课本中讲了从减少损失考虑，要求提高输电电压；又讲了并不是输电电压越高越好。
希望帮助学生科学地、全面地认识问题，逐步树立正确地分析问题、认识问题的观点和方法。
节后设的阅读材料《直流输电》既可以开阔学生眼界，也可以增加知识。
教学目标1、知识与技能（1）知道“便于远距离输送”是电能的优点，知道输电过程，了解远距离输电的原理。
（2）知道什么是输电线上的功率损失和如何减少功率损失。
（3）理解远距离输电要用高压。
理解高压输电过程中电压、电流及功率的关系，能够正确分析相关问题及电网输电过程。
2、过程与方法（1）让学生体验理论分析与实验探究远距离高压输电的过程与方法。
（2）培养学生阅读、分析、综合和应用能力。
人教版高二物理选修3《变压器》教案及教学反思
人教版高二物理选修3《变压器》教案及教学反思前言变压器是高中物理选修3中非常重要的一个知识点，同时也是中高考常考的考点之一。
对于初学者来说，掌握变压器的原理、公式及应用是十分困难的。
经过反复研究和实践，我总结出一套较为完善的教学方案，希望能够帮助学生更好地理解和掌握变压器的知识。
教学目标1.理解变压器的基本原理和工作方式；2.掌握变压器的公式及应用；3.能够解决与变压器相关的问题；4.提高学生的实验操作能力。
教学内容：1. 变压器的原理和工作方式1.引导学生了解变压器的基本结构和工作原理；2.示意高、低电压绕组的相对位置关系，让学生理解为何会有这样的变压器工作方式；3.设计小组讨论或问答，挖掘学生对变压器基础知识理解的深度。
2. 变压器的公式及应用1.引导学生通过公式理解变压器的工作原理；2.给予学生大量的例题进行练习，让学生在实际运用中推到并掌握变压器的公式；3.能够灵活应用变压器进行基本电路分析。
3. 实验操作1.通过实验，让学生了解变压器的基本结构和工作原理的体验式认识；2.让学生进行实验，并询问逐步引导学生理解实验原理；3.培养学生的实验操作能力和数据处理能力。
教学过程1. 变压器原理和工作方式的讲解1.引入变压器，让学生了解基本情况；2.通过示意图和图像进行讲解，让学生理解变压器的基本结构；3.图像分析，让学生了解高、低电压绕组的相对位置；4.设计小组讨论或问答，挖掘学生对变压器基础知识的深度。
2. 变压器公式及应用的讲解和练习1.引导学生通过公式理解变压器的工作原理；2.解析公式的意义和解题方法，让学生掌握变压器的公式；3.提供大量的例题和练习题，让学生在实际运用中推到并掌握变压器的公式；4.分析例题，让学生掌握灵活应用变压器进行基本电路分析的能力。
3. 实验操作1.引导学生进入实验室，对变压器进行实际操作和体验认识；2.分析实验现象，引导学生理解实验原理；3.让学生进行实验操作，并学习数据处理的方法；4.结合案例和图片，解答学生实验过程中出现的问题。
人教版选修3-2第五章第四节 变压器
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物理[RJ· 选修3-2]
2．通过实验，探究理想变压器的原、副线圈中电压与
匝数的关系，电流与匝数的关系．了解理想化模型在物理学
研究中的重要性． 3．了解变压器在生活中的应用．
●教学地位
本节知识是高中电学的基础，在历年高考中都被考查 到，既有直接命题，也有与其他知识的综合命题，题目难度 一般为中等，学习本节知识时要引起足够重视．
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3．电压关系 由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电 U1 n1 压 U1＝E1，副线圈两端的电压 U2＝E2，所以 ＝ . U2 n2 U1 U2 U3 当有多个副线圈时，则有： ＝ ＝ „ n1 n2 n3
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1．理想变压器的特点
(1)变压器铁芯内无漏磁；
(2)原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热． (3) 变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等 于副线圈的输出功率.
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物理[RJ· 选修3-2]
2．电动势关系 由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝 ΔΦ 线圈都具有相同的 ，根据法拉第电磁感应定律有 E1 Δt ΔΦ ΔΦ E1 n 1 ＝n1 ，E2＝n2 ，所以 ＝ . E2 n 2 Δt Δt
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4．功率关系 对于理想变压器，不考虑能量损失，P 入＝P 出． 5．电流关系 由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2， I1 U2 n2 得 ＝ ＝ . I2 U1 n1 当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋„ 得 I1n1＝I2n2＋I3n3＋„
4变压器-人教版选修3-2教案
变压器-人教版选修3-2教案一、教学目标1.了解变压器的基本定义和结构特点；2.掌握变压器电压、电流、功率转换的公式及计算方法；3.熟悉变压器的使用方法及维护保养；4.具备控制变压器使用时的安全意识和能力。
二、教学重点1.变压器的定义和基本结构特点；2.变压器的电压、电流和功率转换；3.变压器的使用方法及维护保养。
三、教学难点1.变压器的电压、电流、功率计算方法；2.变压器的使用注意事项。
四、教学内容及方法1.教学内容1.什么是变压器？2.变压器的结构特点及工作原理；3.变压器的电压、电流和功率转换；4.变压器的使用方法及维护保养。
2.教学方法1.讲授法：通过教师口头讲解、演示等方式，向学生介绍变压器的基本定义、结构特点和工作原理；2.实验法：通过实验验证变压器电压和电流转换的公式，让学生理解变压器的电压、电流和功率转换原理；3.讨论法：引导学生共同讨论变压器的使用方法和维护保养知识，培养学生的安全意识和能力。
五、教学手段1.多媒体投影仪；2.实验设备：变压器、电压表、电流表；3.实验工具：万用表、电源、保险丝等；4.讲义、教材。
六、教学过程1.导入（5分钟）教师通过提问或视频等方式，引入本节课程内容：什么是变压器？2.讲解（30分钟）教师向学生介绍变压器的基本定义、结构特点和工作原理，讲授变压器电压、电流和功率转换的公式及计算方法。
3.实验（30分钟）学生通过使用电压表、电流表等仪器，在实验室内进行变压器电压、电流转换的实验，验证公式的正确性，深入理解变压器的原理。
4.讨论（25分钟）学生自由讨论变压器的使用方法及维护保养知识，交流学习心得。
5.总结（5分钟）教师对本节课程进行总结，并强调变压器使用时的安全注意事项。
七、教学评估1.通过提问考察学生对变压器定义、工作原理的掌握程度；2.对学生变压器的计算方法进行考试评估；3.讲师对实验内容进行成绩评估；4.学生之间互相讨论，共同提升相关知识技能。
2020-2021学年人教版选修3-2 第五章 4 变压器 课件(101张)
必备知识·自主学习
一、变压器的原理 【情境思考】
生活用电电压为220 V,而我们的手机电池都是5 V的,充电器是如何实现电压的 变化的呢? 提示:变压器
1.变压器的构造: 由_闭__合__铁__芯__和绕在铁芯上的两个线圈组成,如图所示:
(1)原线圈:与_交__流__电__源__连接的线圈,也叫_初__级__线__圈__; (2)副线圈:与_负__载__连接的线圈,也叫_次__级__线__圈__。 2.原理:_互__感__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_磁__场__也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生_感__应__电__动__势__。 3.作用:改变交变电流的_电__压__,不改变交变电流的_周__期__和_频__率__。
【素养训练】
1.如图所示,理想变压器的原线圈接在u=220 2 sin100πt(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。下列说法正确的是
()
A.原线圈的输入功率为220 2 W B.电流表的读数为1 A
C.电压表的读数为110 2 V D.副线圈输出交流电的周期为50 s
。若右边线圈匝数为n2,则U2=E2=nt2
,故有E1 ＝ n1;若忽略左
E2 n2
边线圈的电阻,则有U1=U电源,这样看来只要n1≠n2,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线圈两
端的电压及原、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。
(5)电流关系:由功率关系可知,当只有一个副线圈时,I1U1=I2U2,得
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第四节 变压器素养目标定位1.了解变压器的构造，理解变压器的工作原理．2.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．(重点＋难点)3.了解电压互感器和电流互感器． 素养思维脉络知识点1 变压器原理1．构造由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成。
(1)原线圈：与__交流电源__相连的线圈。
(2)副线圈：与__负载__相连的线圈。
2．原理 __互感__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__磁场__也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生__感应电动势__。
3．作用改变交变电流的__电压__，不改变交变电流的__周期__和__频率__。
知识点2 电压与匝数的关系1．理想变压器没有__能量损失__的变压器。
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__。
3．两类变压器(1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压__低__的变压器。
(2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈的电压__高__的变压器。
思考辨析 『判一判』(1)变压器的工作原理是电磁感应。
(√)(2)变压器的工作基础是互感现象。
(√)(3)各种电流接入变压器的输入端，变压器都能正常工作。
(×)(4)原线圈的电压不随副线圈的输出电流的变化而变化。
(√)(5)原线圈的电流随副线圈的输出电流的增大而增大。
(√)(6)理想变压器的原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈。
(×)『选一选』(2019·云南省富宁一中高二下学期期中)如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同，且都是“220 V,40 W”，当灯泡所消耗的功率都调于20 W时，哪种台灯消耗的功率最小(C)解析：C图为理想变压器调节，而理想变压器不消耗能量，A、B、D三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定要消耗能量。
『想一想』汽车等交通工具中用电火花点燃汽油混合气，如图所示，已知汽车蓄电池电压为12 V，变压器匝数之比为1∶100。
当开关S闭合后，火花塞上电压为多少？当开关S从闭合到突然断开，可为火花塞提供瞬时高电压，产生电火花。
蓄电池提供的是直流电，为什么变压器的副线圈也能得到高电压呢？答案：当开关S闭合后，变压器的原线圈中是恒定电流，铁芯中的磁通量不变，副线圈中没有感应电动势，火花塞上电压为零。
当开关从闭合到突然断开，铁芯中磁通量突然变小，在副线圈中会产生一个瞬时高电压(脉冲高电压可达104 V左右)，使火花塞产生电火花。
探究一理想变压器的工作原理及规律S思考讨论i kao tao lun 1如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流端，另一个线圈连到小灯泡上。
请同学们观察实验并思考：两个线圈没有直接连接，为什么灯泡却亮了？如果将学生电源打到适当的直流电压挡上，灯泡还亮吗？提示：①当一个线圈中接上交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场通过闭合的铁芯的导磁作用，进入另一个线圈中，产生感应电动势，灯泡中有了感应电流，故灯泡发光。
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。
②虽然学生电源的电压并不等于灯泡的额定电压，但是灯泡可以正常发光，这说明，通过中间这个装置——变压器，使加在灯泡上的电压等于灯泡的额定电压。
说明，变压器可以改变交变电流的电压。
③如果将图中的学生电源打到适当的直流电压挡上，灯泡就不亮了。
G 归纳总结ui na zong jie1．理想变压器的特点(1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量。
(2)变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。
(3)变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。
2．工作原理原线圈上加交变电压时铁芯中产生交变磁场，即在副线圈中产生交变磁通量，从而在副线圈中产生交变电动势；当副线圈接负载时，副线圈相当于交流电源向外界负载供电。
从能量转化角度看，变压器是把电能转化为磁场能，再将磁场能转化为电能的装置，一般地说，经过转化后电压、电流均发生了变化。
3．电动势关系由于互感现象，没有漏磁，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 24．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 25．功率关系对于理想变压器，不考虑能量损失，P 入＝P 出。
6．电流关系由功率关系，当只有一个副线圈时，由U 1I 1＝U 2I 2，得I 1I 2＝U 2U 1，由U 1U 2＝n 1n 2，得：I 1I 2＝n 2n 1若有多个副线圈时，有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＋…特别提醒：(1)变压器的电动势关系、电压关系和电流关系是有效值(或最大值)间的关系，对于某时刻的瞬时值其关系不成立。
(2)变压器高压圈匝数多而导线细，低压圈匝数少而导线粗，这是区别高、低压线圈的方法。
D 典例剖析ian li pou xi例1 (多选)图中理想变压器的原、副线圈匝数之比为2∶1，电阻R 1＝R 2＝10Ω，电表、均为理想交流电表。
若R 1两端电压u 1＝102sin100πt ( V)，则下列说法正确的有( BD )A ．电压表示数为14.14 VB ．电流表的示数为0.5 AC ．R 1消耗的功率为20WD ．原线圈输入交流电频率为50Hz解题指导：解答本题应注意以下几个方面：(1)原、副线圈中电流的频率关系。
(2)原、副线圈中电压、电流与匝数的关系。
(3)变压器的电动势关系、电压关系、电流关系指的都是交流电的有效值(或最大值)间的关系。
解析：若R 1两端电压u 1＝102sin100πt (V)，则R 1两端电压的峰值为10 2 V ，所以有效值为10 V ，由于电阻R 1＝R 2＝10Ω，则R 2两端电压也为10 V ，因此电压表示数为10 V ，故 A 错误；根据 A 选项分析可知，副线圈的电压有效值为20 V ，而电阻R 1＝R 2＝10Ω，由欧姆定律得：I ＝U R ，可得，副线圈的电流I ′＝2010＋10A ＝1 A ，由于原、副线圈匝数之比为2∶1，且匝数与电流成反比，原线圈的电流为0.5 A ，即电流表的示数为0.5 A ，故B 正确；根据功率表达式：P ＝U 2R ＝10210W ＝10W ，故C 错误；因R 1两端电压u 1＝102sin100πt (V)，其频率为：f ＝ω2π＝100π2π＝50Hz ，那么原线圈的频率也为50Hz ，故D 正确。
故选BD 。
〔对点训练1〕 (多选) (2019·广东省实验中学高二下学期期中)如图所示，一理想变压器的原线圈A 、B 两端接入电压为u ＝2202sin(100πt ) V 的交变电流。
原线圈匝数n ＝1 100匝，副线圈匝数n 1＝60匝，副线圈匝数n 2＝550匝，C 、D 之间接一电容器， E 、F 之间接一灯泡，都能安全工作。
则( CD )A ．两电流表示数I 1＝0，I 2≠0B ．该电容器的耐压值至少为12 VC ．副线圈中磁通量变化率的最大值为0.2 2 Wb/sD ．若将接入原线圈电压改为u ′＝2202sin(220πt ) V ，则电流表 A 1示数将增大 解析：因电容器能“通交流，阻直流”，可知I 1和I 2均不为零，选项 A 错误；电容器两端电压最大值为：U 1m ＝n 1n U m ＝601 100×220 2 V ＝12 2 V ，则该电容器的耐压值至少为12 2 V ，选项B 错误；因原线圈中磁通量变化率的最大值为ΔΦΔt ＝U m n ＝22021 100Wb/s ＝0.2 2 Wb/s ，则副线圈中磁通量变化率的最大值为0.2 2 V ，选项C 正确；若将接入原线圈电压改为u ′＝2202sin(200πt ) V ，则交流电的频率变大，则电容器的容抗减小，因电压的有效值不变，则电流表 A 1示数将增大，选项D 正确。
探究二 变压器工作时的制约关系及动态分析S 思考讨论i kao tao lun 2如图所示，一低压交流稳压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头，通过上下调节P 1、P 2的位置，可以改变变压器原、副线圈的匝数。
图中L 是一个小灯泡，R 2是定值电阻，R 1、R 3是滑动变阻器，若只移动P 1、P 2、P 3、P 4中的一个滑动触头，而增大灯泡L 的亮度，可以采取的方法有哪些？提示：根据变压器的变压原理U 1U 2＝n 1n 2，要增大输出电压，需要使P 1下移或P 2上移；滑动变阻器R 1是分压接法，P 3上移可以使灯泡两端电压增大，灯泡功率也就增大，灯泡变亮；滑动变阻器R 3的触头P 4上移也能使灯泡两端的电压增大，灯泡变亮。
G 归纳总结ui na zong jie1．电压制约当变压器原、副线圈的匝数比(n 1/n 2)一定时，输出电压U 2由输入电压决定，即U 2＝n 2U 1/n 12．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/n13．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/U2③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→I2→P2→P1→I1②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n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1特别提醒：(1)理想变压器将电能由原线圈传给副线圈时总是“量出为入”，即用户消耗多少，原线圈就提供多少，因而输出功率决定输入功率。
(2)可以把理想变压器的副线圈看作给用户供电的无内阻电源，对负载电路进行动态分析时，可以参照直流电路动态分析的方法。
D 典例剖析ian li pou xi例2(多选)如图所示，变压器初级线圈接电压一定的交流电，在下列措施中能使电流表示数减小的是(BCD)A．只将S1从2拨向1B．只将S2从4拨向3C．只将S3从闭合改为断开D．只将变阻器R3的滑动触头上移解析：只将S1从2拨向1时，原线圈匝数减小，输出电压变大，故输出电流变大，输入电流即电流表的示数也变大，故A错误；只将S2从4拨向3时，副线圈匝数减小，输出电压变小，故输出电流变小，输入电流变小，故B正确；只将S3从闭合变为断开，少一个支路，电压不变，总电阻变大，输出功率减小，则输入功率也减小，电流表的示数减小，故C正确；只将变阻器R3的滑动触头上移，负载总电阻变大，输出电流变小，故输入电流减小，故D正确。