3-2第六节 变压器
2017-2018学年高中物理(SWSJ)教科版选修3-2教学案：第二章第6节变压器含答案
第6节变_压_器1.变压器由闭合铁芯和原、副线圈构成,它的工作原理是电磁感应.2．理想变压器是忽略漏磁、原副线圈的电阻及变压器本身其他一切能量损耗的变压器.3．理想变压器原、副线圈的电压与匝数的关系为错误!＝错误!;电流与匝数的关系为错误!＝错误!.4．电压互感器是一种降压变压器，它的主要作用是把高电压降为便于测量的低电压，应并联在被测电路上；而电流互感器是一种升压变压器，它的主要作用是把大电流变成小电流，应串联在被测电路中.一、变压器的结构与原理1．变压器的结构变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成，变压器的模型与符号如图2。
61所示。
图2。
61(1)原线圈：与电源相连接的线圈,也叫初级线圈。
（2）副线圈:与负载相连接的线圈，也叫次级线圈。
2．变压器的原理变压器的工作原理是电磁感应。
当原线圈加上交变电压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量,交变的磁通量穿过副线圈产生感应电动势。
当副线圈闭合时，就会有交流电通过。
3．能量传递电能从原线圈通过磁场传输给副线圈。
二、变压器的电压与匝数的关系1．实验探究(1）实验目的:探究变压器原、副线圈匝数与电压的关系。
(2）实验器材：原线圈、副线圈、变压器铁芯。
（3）实验过程：如图2。
6。
2所示，连接好电路.可先保持原线圈的匝数不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响，然后再保持副线圈匝数不变,研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。
为了人身安全，只能使用低压交流电源,所用电压不要超过12 V。
图2。
6。
2(4)实验结论：理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比。
即错误!＝错误!。
2．升压变压器与降压变压器（1)升压变压器：当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高。
(2)降压变压器:当n2<n1时，U2<U1，变压器使电压降低。
三、电流与匝数的关系1．能量关系对理想变压器，时间t内输入端输入的电能等于从输出端输出的电能，故有：I1U1t＝I2U2t.2．电流关系错误!＝错误!。
【备课精选】2012高中物理教科版选修3-2教案2.6《变压器》教案(教科版选修3-2)
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：互感现象时变压器工作的基础。
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=21n 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=21n 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＝6V1 2 3 45 n 1 n 1n 1 n 2 n 2 21n 1 n 12 n 1 21n 2 n 2（4）总结实验现象，得出结论。
高中物理选修3-2：：第二章 第六节 变压器 (2013粤教版)
知识点 3 理想变压器中的电压与电流 1．理想变压器： (1)理想变压器是一种理想模型，本身无能量损耗．理想变 压器的工作原理是互感现象，所以只有接入交变电流才能工作． (2)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(实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因
【例题】(双选)用理想变压器给负载(所有负载都是并联的)
供电，下列措施哪些可以增大变压器的输入功率(
A．只增加原线圈的匝数 B．只减少负载 C．只增加负载 D．只增加副线圈的匝数
)
解析：变压器的输入功率由输出功率决定，只增加原线圈 的匝数，或只减少副线圈的匝数，致使原、副线圈的匝数比增 加，使副线圈的输出电压减小，输出功率减小，而使输入功率 随之减小，A 错D 对；只减少负载，意味着总电阻增加，输出 电流减小，输出功率减小，而使输入功率随之减小，C 对B 错． 故选CD. 答案：CD
电流．变压器的工作原理是互感现象．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.
3．注意： (1)记住变压器的符号，与原线圈对应的物理量 U1、I1、n1， 与副线圈对应的物理量 U2、I2、n2.其中的电压、电流值 U1、I1、
3．理想变压器中的电流：
P入＝P出 (1)理想变压器的输出功率与输入功率相等，有_________，
U1I1＝U2I2 __________，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率
总等于所有输出功率之和． (2)理想变压器工作时，原线圈和副线圈中的电流跟它们的 I1 n2 I2＝n1 匝数成反比，用公式表示为________.
人教版高中物理选修3-2《变压器》
U2
课堂练习和课外作业
课堂练习：1. P44 问题与练习 第2题，有些机床为 了安全，照明用的电压是36V，这个电压是把380V的电
压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1140匝，副
线圈是多少匝？ 380V= U1 n1
解析：
依题意，有n1=1140匝，U2
=36V ,U1=380V求n2 =？
一、远距离输电的困难
1、实际需要：输电距离达几千千米，输电电 压达几百千伏。
2、发电方面：大型发电机发出的电，按等级 一般有10.5kV、13.0KV、15.75KV和 18.0KV几种，不符合远距离送电的要求。
3、用电方面： 家里用的是220V，地铁机车的 电压是50V……
困难：需要将电压变高或变低。如何转 换呢？
变压器线圈两端的电压与匝数关系-实验结果
1、关系： U1 = n1 U2 n2
又因为 理想变压器： P输出=P输入
小结
一、变压器的构造：铁芯、原、副线圈组成。
二、变压器的工作原理：原、副线圈的电磁互感现象。
三、理想变压器，电压比： U1 = n1 U2 n2
P输出=P输入，
电流比：
四、符号图： U1 n1
输电过程示意图
第五章 交变电流
5.4 变压器
变压器
变压器的结构图
二、变压器的结构
变压器由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上的原,副线圈 组成。或称初级、次级线圈。原线圈与电源相连，副 线圈跟用电器相连。
变压器的结构示意图
U1n1
n2 U2
原线圈 闭合铁芯 副线圈
变压器在电路中的符号:
U1
U2
原线圈
由
n2 U2 =36V
U1 = n1 U2 n2
教科版物理选修3-2讲义：第2章 6.变压器
6.变压器[先填空]1．变压器的结构变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成，变压器的模型与符号如图2-6-1所示．图2-6-1(1)原线圈：与电源相连接的线圈，也叫初级线圈．(2)副线圈：与负载相连接的线圈，也叫次级线圈．2．变压器的原理：当变压器的原线圈加上交变电压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量，交变的磁通量穿过原线圈也穿过副线圈，在原、副线圈中产生感应电动势．3．能量传递电能从原线圈通过磁场传输给副线圈．[再判断](1)与电源相连接的线圈称为原线圈．(√)(2)当原线圈中电流不变时，副线圈将无电压和电流输出．(√)(3)变压器的原理是一种电磁感应现象，副线圈输出的电流是原线圈电流的感应电流．(√)[后思考]如果将变压器的原线圈接到直流电源上，在副线圈上还能输出电压吗？【提示】不能．变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接直流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场，所以在副线圈上不会有感应电动势产生．[合作探讨]探讨：如图2-6-2所示，一蓄电池连接在低压交流变压器上，闭合开关会观察到什么现象？你能解释这种现象发生的原因吗？图2-6-2【提示】可以观察到闭合开关瞬间灯泡发光，然后熄灭．原因是：恒定电压加在原线圈上瞬间，线圈内的磁通量发生变化，因而副线圈中的磁通量也发生变化，所以由E＝n ΔΦΔt知，副线圈中有感应电动势，灯泡闪亮，之后原线圈中电流恒定，线圈内的磁通量恒定不变，副线圈中无电动势，因而灯泡熄灭．[核心点击]1．变压器的工作原理变压器的变压原理是电磁感应．如图2-6-3所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，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，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．由于互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈．其能量转换方式为原线圈电能→磁场能→副线圈电能．。
高中物理选修3-2《变压器》PPT课件
5、理想变压器的电流规律
理想变压器输出功率等于输入功率 即:
I1
I2
P出= P入
U1I1=U2I2
U1 n1
n2 U2
I1 U 2 n2 I 2 U1 n1
理想变压器原副线圈的电流跟它们的匝 数成反比 I1 n2 I2 n1 此公式只适用于一个副线圈的变压器
变压器工作时，高压线圈匝数多而通过的 电流小，可用耐流值较小的较细导线绕制； 低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用 耐流值较大的较粗导线绕制。这也是判定 高压线圈和低压线圈的一种方法。
6、几种常用变压器 （1）自耦变压器
n1
n2
铁芯与线圈互相绝缘
3、变压器的原理
原线圈通过交变电流时，在铁芯中会产生交变磁场， 这个交变磁场穿过了原、副线圈，原、副线圈由于 磁通量变化产生了感应电动势 原、副线圈中产生的感应电动势分 别是：
U2 ∽
∽ U1
n1
n2
E1 n1 t
E2 n2 t
若不考虑原副线圈的内阻，则U1=E1； U2=E2，则：
（1）闭合铁芯（绝缘的硅钢片叠 合而成） （2）原线圈（又叫初级线圈）： 跟电源相连，用绝缘线绕成的,其 匝数用n1表示 （3）副线圈（又叫次级线圈）： 跟负载相连，用绝缘线绕成的,其 匝数用n2表示
原 线 圈
n1
n2
U2 ∽
副 线 圈
（4）输入电压U1，输出电压U2.
2、电路图中符号
n1
n2
或 者
C．高压线圈匝数多、电流大、用耐流值小的细导线绕制
2020-2021学年物理粤教版选修3-2教案：第二章第06节-变压器-【含答案】
《变压器》教案一、设计思路指导思想：变压器的工作原理是本章的重点内容，是高考命题率较高的知识点。
本节通过实验探究来说明这一观点。
在教学过程建立理想化模型——理想变压器，利用分组实验探究从而推出变压器变压规律，抓住能量守衡使学生展开讨论，推出电流与匝数关系，培养学生的表达能力和逻辑思维能力，教学联系生活、贴近实际，以激发学生学习的兴趣。
设计理念：本节课的设计主要突出三案六环节理念，强调把课堂还给学生，提高学习效率。
学生在教师的组织协调下，分析、思考、小组讨论和实验探究，归纳总结规律，促进了学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考；通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。
教材分析：1、变压器是用来改变交变电流电压的．变压器不能改变恒定电流的电压．互感现象是变压器工作的基础．让学生在学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的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．2、在分析变压器的原理时，一般情况下，忽略变压器的磁漏，认为穿过原线圈每一匝的磁通量与穿过副线圈的磁通量总是相等的．这两个条件，都是“理想”变压器的工作原理的内容．变压器是一个传递能量的装置．如果不计它的损失，则变压器在工作中只传递能量不消耗能量．要使学生明白，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、电流与匝数的关系式．3、教材要求学生探究实验得出变压器的变压规律，做好探究性实验是本节教学的关键。
是突破本节课教学难点和重点的关键。
为了培养学生根据实验研究物理规律的能力，采用分组实验得出变压器的输入、输出电压及原、副线圈匝数的关系。
4、学习几种常用的变压器，不仅增加了生产知识，还可提高学生分析、应用能力。
教科版高中物理选修3-2第二章交变电流6变压器教案教学设计
学案6 变压器[学习目标定位] 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．1．当一个线圈中的电流变化时，在另一个线圈中产生感应电动势的现象，称为互感．利用互感现象，可以把能量从一个线圈传递到另一个线圈．2．电流在一段电路上做功的功率P 等于电流I 与这段电路两端的电压U 的乘积，即P ＝UI .一、变压器的结构与原理1．变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两组线圈组成的，与交流电源连接的线圈叫原线圈，也叫初级线圈，与负载连接的线圈叫副线圈，也叫次级线圈．2．变压器的原、副线圈并不相连，电能从原线圈通过磁场传输给副线圈． 二、变压器的电压与匝数的关系理想变压器原、副线圈两端的电压跟它们的匝数成正比，即U 1U 2＝n 1n 2.三、电流与匝数的关系理想变压器原、副线圈中的电流I 1、I 2与它们的匝数n 1、n 2的关系：I 1I 2＝n 2n 1.四、电压互感器和电流互感器1．电压互感器是一种降压变压器，它的初级并联在高压交流线路上，次级则与交流电压表相连．2．电流互感器是一种升压变压器，它的原线圈串联在被测交流电路中，副线圈与交流电流表相连.一、变压器的原理及电压与匝数的关系 [问题设计]把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈通过开关连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上(如图1所示)．图1(1)小灯泡能发光吗？为什么？(2)若小灯泡发光，那么小灯泡两端电压与什么因素有关？(3)若将原线圈接到恒定的直流电源上，小灯泡亮不亮？分析讨论小灯泡亮或不亮的原因． 答案 (1)能发光，当左边线圈加上交变电压时，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)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E 1＝n 1ΔΦΔt；若右边匝数为n 2，则E 2＝n 2ΔΦΔt ，故有E 1E 2＝n 1n 2；若忽略左边线圈的电阻，则有E 1＝E 电源，这样看来小灯泡两端电压与左侧交流电源电动势及两线圈匝数比n 1n 2都有关系．(3)不亮．原线圈接到恒定直流电源上，通过原线圈的电流的大小、方向均不变，它产生的磁场通过副线圈的磁通量不变，因此在副线圈中不会产生感应电动势，副线圈两端没有电压，所以小灯泡不亮．这种现象说明，变压器不能改变恒定电流的电压． [要点提炼]1．互感现象是变压器的工作基础．因此变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．(后两空填“变化”或“恒定”)2．变压器不能(填“能”或“不能”)改变交变电流的频率． 3．变压器中的电压关系：(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＝……4．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． 二、理想变压器中的功率关系及电流关系 [问题设计]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？答案 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．若只有一个副线圈，原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？ 答案 由能量守恒定律，有P 入＝P 出，即U 1I 1＝U 2I 2.所以I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1.3．若有多个副线圈时，电流与匝数间的关系是什么？答案 若有多个副线圈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＋…… [要点提炼]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，即无能量损失．实际变压器(特别是大型变压器)一般可以看成理想变压器． 2．功率关系：P 入＝P 出． 3．电流关系：(1)若只有一个副线圈，有I 1U 1＝I 2U 2，即I 1I 2＝n 2n 1.(2)当有多个副线圈时I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…… 得I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋……三、理想变压器中各量的制约关系和动态分析 1．变压器工作时的制约关系(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，负载电阻变化，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，匝数比变化，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 出→P 入→I 1.一、对变压器的原理的理解例1 关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是 ( ) A ．通过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解析 I 变化，则磁场变化，由于面积S 不变，故Φ变化，A 错误．因理想变压器无漏磁，故B 、C 正确．原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，故D 错． 答案 BC二、理想变压器基本规律的应用例2 理想变压器连接电路如图2甲所示，已知原、副线圈匝数比为10∶1，当输入电压波形如图乙时，电流表读数为2 A ，则( )图2A ．电压表读数为282 VB ．电压表读数为28.2 VC ．输入功率为56.4 WD ．输入功率为40 W解析 由题图乙可知，U m ＝282 V ，则输入电压有效值U 1＝U m 2≈200 V ．根据U 1U 2＝n 1n 2知，U 2＝20 V ，再根据I 1I 2＝n 2n 1知，I 1＝0.2 A ，输入功率P ＝U 1I 1＝40 W ，故A 、B 、C 错，D 正确．答案 D三、理想变压器中的动态分析例3 如图3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交变电压，I 1为原线圈中的电流，则( )图3A ．保持U 1及P 的位置不变，K 由a 扳向b 时，I 1将增大B ．保持U 1及P 的位置不变，K 由b 扳向a 时，R 消耗的功率减小C ．保持U 1不变，K 接在a 处，使P 上滑，I 1将增大D ．保持P 的位置不变，K 接在a 处，若U 1增大，I 1将增大解析 保持U 1及P 的位置不变，K 由a 扳向b 时，n 1减小，n 2n 1增大，由U 2＝n 2n 1U 1知U 2变大，则输出电流I 2增大，输出功率增大，输入功率也增大，由P 1＝U 1I 1知，I 1增大，A 正确．同理，K 若由b 扳向a ，R 消耗功率将减小，B 正确．U 1不变，K 接在a 处，使P 上滑时，I 2减小，I 1也减小，故C 错．保持P 的位置不变，K 接在a 处，使若U 1增大，则U 2也增大，即I 2＝U 2R 增大，又I 1I 2＝n 2n 1，故I 1也应增大，故D 正确．答案 ABD1．(对变压器原理的理解)如图4所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导线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4A．3 mA B．48 mAC．零D．与R阻值有关答案 C解析当导线在平行导轨上匀速运动时，产生的电流是恒定的电流，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．2．(理想变压器基本规律的应用)如图5所示，理想变压器原、副线圈匝数比为20∶1，两个标有“12 V,6 W”的小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5A．120 V,0.10 A B．240 V,0.025 AC．120 V,0.05 A D．240 V,0.05 A答案 D解析灯泡正常工作，副线圈电压U2＝12 V，副线圈电流I2＝2×612A＝1 A，根据匝数比得原线圈电流I1＝120I2＝0.05 A，原线圈电压U1＝20U2＝240 V，选项D正确．3．(理想变压器中的动态分析)如图6所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，从某时刻开始在原线圈两端加上交变电压u，其瞬时值表达式为u＝220 2 sin (100πt) V，现把单刀双掷开关与a连接，则()图6A．电压表的示数为22 VB．流过滑动变阻器的电流的方向每秒改变100次C．在滑动变阻器的触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变大D．若把单刀双掷开关由a扳向b时，保持滑动变阻器的触头P不动，电压表示数变大，电流表的示数变小答案AB解析理想变压器可以变压、变流，但不改变功率和频率；由交变电压的表达式可知，该交变电压的频率为50 Hz，而产生交变电压的线圈每转一圈，其电流变向两次，故B正确；电压表的读数是有效值，根据理想变压器的变压比等于匝数比可知，该电压表的读数为22 V，A正确；滑动变阻器的触头P向上移动，其接入电路的阻值减小，而变压器两端的电压不变，则电压表的读数不变，副线圈中的电流变大，则电流表的读数变大，C错误；单刀双掷开关由a扳向b，变压器的原线圈的有效匝数减小，由Un1＝U′n2可知，U′变大，变压器的输出功率和输入功率变大，故电压表和电流表的读数都变大，D错误．题组一对变压器原理的理解1．如图所示四个电路，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，C错误，只有D能实现升压．2．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 答案 BD解析 对于理想变压器，认为无磁通量损失，因而穿过两个线圈每一匝的磁通量相同，磁通量的变化率相同，每匝线圈产生的感应电动势相等，电压与匝数成正比．理想变压器没有能量损失，故输入功率等于输出功率． 题组二 理想变压器基本规律的应用3．如图1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 的交流电，副线圈接“20 V 10 W ”的灯泡，灯泡正常发光，可知 ( )图1A ．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 本题考查变压器的知识．意在考查学生对变压器知识的理解．由于理想变压器的电压比等于匝数比，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．4.如图2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2A ．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电流为2 A ，根据原、副线圈的输入功率和输出功率相等可以知道原线圈中输入功率为220 W ，电流有效值为1 A ．副线圈中输出交流电的周期与原线圈相同为0.02 s.5．一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，则变压器的原线圈电流、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,2×103 kW 答案 A解析 由I 1I 2＝n 2n 1得：I 1＝140×200 A ＝5 A ；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＝200×250 W ＝50 kW.故正确选项为A. 6．图3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3A ．线圈匝数n 1<n 2，n 3<n 4B ．线圈匝数n 1>n 2，n 3>n 4C ．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，n 1>n 2，题图甲中的电表为电压表；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，n 3<n 4，题图乙中的电表为电流表，故选项C 、D 正确．7.如图4所示，一只理想变压器原线圈与频率为50 Hz 的正弦交变电源相连，两个阻值均为20 Ω的电阻串联后接在副线圈的两端．图中的电流表、电压表均为理想交流电表，原、副线圈分别为200匝和100匝，电压表的示数为5 V ．则 ( )图4A ．电流表的读数为0.5 AB ．流过电阻的交变电流的频率为100 HzC ．交变电源的输出电压的最大值为20 2 VD ．交变电源的输出功率为2.5 W 答案 CD解析 根据欧姆定律可得副线圈中的电流I 2＝UR＝0.25 A ，根据理想变压器原、副线圈中的电流与匝数的关系I 1I 2＝n 2n 1可解得，I 1＝0.125 A ，A 错误；理想变压器原、副线圈中的交变电流的频率相同，都为50 Hz ，B 错误；副线圈输出电压的有效值为10 V ．根据正弦交变电流的最大值和有效值的关系可得其最大值应为U 2m ＝10 2 V ．原、副线圈电压比为U 1U 2＝n 1n 2，可得交变电源输出电压的最大值为U 1m ＝20 2 V ，C 正确；对于理想变压器，交变电源的输出功率等于变压器副线圈负载消耗的功率，P ＝2×5220 W ＝2.5 W ，故D 正确．题组三 理想变压器中的动态分析8．如图5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．当开关S 接通时，以下说法中正确的是 ( )图5A ．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 ．通过灯炮L 1的电流减小D ．原线圈中的电流增大 答案 BCD解析 由于输入电压不变，所以当S 接通时，理想变压器副线圈M 、N 两端输出电压不变． 并联灯泡L 2，总电阻变小，由欧姆定律知，流过R 的电流增大，电阻上的电压U R ＝IR 增大． 副线圈输出电流增大，根据输入功率等于输出功率I 1U 1＝I 2U 2得，I 2增大，原线圈输入电流I 1也增大．U MN 不变，U R 变大，所以U L1变小，流过灯泡L 1的电流减小．9．如图6所示，某理想变压器的原、副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，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 ( )图6A ．原线圈匝数n 1增加B ．副线圈匝数n 2增加C ．负载电阻R 的阻值增大D ．负载电阻R 的阻值减小 答案 BD解析 由U 1U 2＝n 1n 2，P 出＝U 22R可得P 出＝U 21n 以22n 21R又因为P 入＝P 出，所以P 入＝U 21n 22n 21R分析可得选项B 、D 正确．10.有一理想变压器的原线圈连接一只交流电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q 调节，如图7所示，在副线圈两输出端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，在原线圈上加一电压为U 的交流电，则( )图7A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表的读数变小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 BC解析 保持Q 的位置不动，副线圈匝数不变，由U 1U 2＝n 1n 2知U 2不变，当P 向上滑动时，R 变大，由I 2＝U 2R 0＋R知I 2减小，I 1减小，故电流表的读数变小，A 错误，B 正确；保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，副线圈的匝数增多，由U 1U 2＝n 1n 2知U 2增大，由I 2＝U 2R ＋R 0知I 2增大，I 1增大，故电流表的读数变大，C 正确，D 错误．。
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那么如何使这些额定电压不是220V的电器 的电器 那么如何使这些额定电压不是 设备正常工作的呢？ 设备正常工作的呢？
几种常见的变压器
一、变压器的构造 变压器的构造 1.示意图 1.示意图
铁 芯
∽ U1
2.构造： 2.构造： 构造 （1）闭合铁芯 （绝缘 硅钢片叠合而成） 硅钢片叠合而成）
电磁感应现象 二、变压器的工作原理 ------电磁感应现象 ∆Φ/ E1=n1∆Φ/ ∆t ∆Φ/ E2=n2∆Φ/ ∆t
∽ U1
n1 n2
∽
U2
E1 n1 = E2 n2
若不考虑原副线圈的内阻有 U1=E1 U2=E2
思考：若给原线圈接恒定电压U 思考：若给原线圈接恒定电压U1， 副线圈电压U 副线圈电压U2 ？ U2＝0
U1 1 = U2 n2
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 n1 = U2 n2
-----升压变压器 n2 >n1 U2>U1 -----升压变压器 -----降压变压器 n2 <n1 U2 <U1 -----降压变压器
理想变压器
如果忽略漏磁，忽略原、 如果忽略漏磁，忽略原、副线圈的电阻产生的 忽略漏磁 损耗，以及在铁芯中的能量损失, 损耗，以及在铁芯中的能量损失, 这样的变压器我们 称之为理想变压器。 称之为理想变压器。这是物理学中又一种理想化模 型。
3-2第六节 变压器
但我们国家民用统一供电均为____V， 但我们国家民用统一供电均为____V，而各种 ____V 用电器的额定电压如下图所示. 用电器的额定电压如下图所示.
用电器 随身听 扫描仪 手机充电 器 录音机 额定工作电压 3V 12V 4.2V 4.4V 5.3V 6V 9V 12V 用电器 机床上的照明灯 防身器 额定工作电压 36V 3000V
无磁损、铜损、铁损 磁损、铜损、
∽ U1
n1
n2
U2 ∽
三、理想变压器的变流规律
1.理想变压器输出功率应等于输入功率 1.理想变压器输出功率应等于输入功率
n1 n2
即:
P出= P入
U1I1=U2I2
I1 U2 n2 = = I2 U1 n1
2、理想变压器原副线圈的电流跟它们的 理想变压器原副线圈的电流跟它们的 电流 匝数成 匝数成反比
U2 ∽
原 线 圈
n1
n2
副 线 圈
（2）原线圈（初级线 原线圈（ ）：其匝数用 其匝数用n 圈）：其匝数用n1表示 副线圈（ （3）副线圈（次级线 ）：其匝数用 其匝数用n 圈）：其匝数用n2表示
n1 n2
3.电路图中符号 3.电路图中符号
铁芯与线圈互相绝缘
∽ U1
n1
n2
U2 ∽
问题：变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 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， 变压器原副线圈不相通，那么在给原线 接交变电压U 副线圈电压U 圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎 样产生的？ 样产生的？
U1 n1 = −−−−−−−(1) U2 n2
U1 n1 = − − − − − − − ( 2) U3 n3
根据P入＝P出得
I1U1＝I 2 U 2＋I3 U 3 --------（4）
将（ ）（3）式代入（4）式得 1
n3 n1 I1U 2 = I 2U 2 + I 3U 2 n2 n2
∴ I1n1 = I 2 n2 + I 3n3
n1 n2
I1 n2 = I2 n1
此公式只适用于一个副线圈的变压器 此公式只适用于一个副线圈的变压器 一个副线圈
四、有多个副线圈的理想变压器的问题
n1 U1 n2 U2 U3 n3
一个原线圈多个副线圈的理想变压器，原 一个原线圈多个副线圈的理想变压器， 线圈匝数为n 两个副线圈的匝数分别为n 线圈匝数为n1，两个副线圈的匝数分别为n2和n3， 相应的电压分别为U 相应的电压分别为U1、U2和U3，相应的电流分 别为I 根据变压器的工作原理可得： 别为I1、I2和I3，根据变压器的工作原理可得：