第五章第四节 变压器
一、学习目标
(一)知识与技能
（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)过程与方法
（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)情感态度与价值观
（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、学习重点、难点、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压与匝数关系。
(3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义。
3．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压与匝数间的关系。
(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
1 课时
四、用具准备
可拆式变压器、学生电源、交流电压表、导线若干、学生电源、小灯泡
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。
3．通过练习掌握公式的应用及理解公式各物理量的含义。
六、学习过程
一、引入新课
在实际应用中，常常需要改变交流电的电压。大型发电机发出的交流电，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。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、新课学习
1.变压器原理：
出示可拆变压器，仔细学生观察，变压器主要由哪几部分构成？
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：
2．实验探究
(1)．变压器的作用
问题1：按照书上所给的电路图接好线路，引导学生从电磁感应方面入手说明小灯泡为什么会亮？
解释变压器的工作原理：
由于原线圈中通的是交变电流，因而铁芯中的磁通量是变化的，这样副线圈当中产生感应电动势使的小灯泡亮了。变压器通过闭合铁芯，利用电磁感应现象实现了：
电能——磁场能——电能的转化
问题2：变压器为什么能改变电压？
根据法拉第电磁感应原理感应电动势与线圈匝数成正比。这样只要副线圈的匝数多感应电动势就大，匝数少感应电动势就小。
问题3：原副线圈的匝数，与原副线圈中的电压有着什么样的定量关系？
(2)．探究变压器两个线圈的电压关系
1．设计实验电路
2．将不同的原副线圈接入线路测出线圈当中的电压添入下表：
原线圈匝数n1
副线圈匝数n2
原线圈电压U1
副线圈电压U2
n1/ n2
U1/U2
100
300
2V
100
400
2V
300
400
4V
400
400
6V
400
100
8V
400
100
4V
从实验填写上表，并引出：
说明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：
3．给不同的效果的变压器起名：
（1）．当n2 >n1 时，U2>U1—— 升压变压器
（2）．当n2 三、巩固与练习
练习1
一台变压器原线圈的匝数为4400匝,与220V的电源相连,当副线圈接入额定电压为36V的灯泡时练习,能够正常发光.则变压器副线圈的匝数为( C )
A 36匝 B 72匝 C 720匝 D 1440匝
练习2
变压器原、副线圈的匝数比n1:n2＝4：1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，图中电压表V1的示数12V，则电压表V2的示数为（ B ）
A．3V
B．0
C．48V
D．与负载R的值有关
四、小结：
1．变压器的构造：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。
2．电路符号；
3．变压器的作用：
升高或降低交流电压，且
4．变压器的工作原理：电磁感应。
五．作业：
课后练习1，2，3。
2．从能量的角度思考原副线圈匝数与原副线圈中的输入功率与输出功率有着什么样的关系？
变压器 同步测试
一、选择题(每题5分，共50分)
1.A对于理想变压器，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着副线圈的输出电流增大而增大
C.原线圈的电压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
2.A如图所示，理想变压器原副线圈匝数之比n1：n2=4：1，当导体棒L在匀强磁场中向左做匀速直线运动时，电流表A1的示数12mA，则电流表A2的示数为
A.3mA B.0
C.48mA D.与负载R的值有关
3.A如图所示，一个理想变压器，初、次级线圈匝数比为10：1，把初级线圈接入U=220sin100πtV的交流电源，那么
A.用交流电压表测量次级输出电压为220V
B.次级交流电的频率为100Hz
C.次级接入R=22omega的电阻，则初级线圈的电流为1A
D.次级接入，R=22omega的负载，则变压器的输入功率为22W
4.A将输入为220V，输出为6V的变压器，改绕成输出为30V的变压器.若副线圈原来的匝数为30匝，原线圈匝数不变，则副线圈应增加的匝数是
A.150匝 B.120匝
C.130匝 D.144匝
5.B如图所示，在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在图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，另一半通过中间臂，已知线圈1、2的匝数比n1：n2=2：1，在不接负载的情况下
A.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110V
B.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V
C.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220V
D.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V
6.B使用理想变压器给总电阻为R的电路供电，变压器输入电压保持一定时，下列各项措施中，可以使变压器的输入功率一定增加的是
A.副线圈匝数和负载R不变，增加变压器原线圈匝数
B.原线圈匝数和负载R不变，增加变压器副线圈匝数
C.原、副线圈匝数不变，增加负载R的阻值
D.增加负载R的阻值和原线圈匝数，副线圈匝数减
7.B如图所示的含有变压器的交流电路中，A1、A2都是交流电流表，在开关S从闭合到断开的过程中，A1、A2电流表的读数I1和I2的变化情况是
A.I1变大，I2变小 B.I1变小，I2变大
C.I1、I2都变小 D.I1、I2都变大
8.B一理想变压器，原副线圈的匝数比n1：n2=1：2，电源电压u=220sinωtV，原线圈电路中接人一熔断电流I0=1A的保险丝，副线圈中接人一可变电阻R，如图所示，为了使保
险丝不致熔断，调节R时，其阻值最低不能小于
A.440omega B.440omega，
C.880omega D.880omega
9.B如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接两个相同的灯泡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
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上的电压降增大
C.通过灯泡L1的电流减小
D.原线圈中的电流增大
10.B如图所示，四个相同的电灯与理想自耦变压器连接，当接上交流电源后，四个电灯均正常发光，则初级与次级的电压之比U1：U2为
A.1：1 B.3：1
C.4：1 D.5：1
二、填空题(每空4分，共24分)
11.B一台调压器原线圈匝数为3600匝，当电路电压降为180V时，副线圈要想得到220V的电压时，应将副线圈的匝数调整为________匝；若此时用电器的工作电流为0.9A，则原线圈中的电流为________A
12.B如图所示为一理想变压器，原副线圈的匝数比n1：n2=4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等.a、b端加一定交流电压后，两电阻消耗功率之比PA：PB=________.两电阻端电压之比UA：UB=________.
13.B如图所示为理想变压器供电示意图，A为与原线圈串联的灯泡，A1、A2为副线圈的负载，当闭合开关S后(不考虑温度对灯丝电阻的影响)，各灯泡亮度的变化情况是A1________，A2________.(填“变亮”、“变暗”或“不变”)
三、计算题(每题13分，共26分)
14.B如图所示，一理想变压器上绕有A、B、C三个线圈，匝数比nA：nB：nC=4：2：1，在副线圈B和C的两端各接一个相同的电阻R，当原线圈A与交变电源连接时，交变电流表A2的示数为I0，则交变电流表A1的示数为多少?
15.C一单相变压器原副线圈匝数比为20：1，原线圈两端电压U1=220V，副线圈电阻r2=1omega，负载电阻R=19omega.求副线圈输出电压U2、原线圈输人功率P1及变压器的效率.
参考答案
1ABC 2B 3D 4B 5BD 6B 7C 8C 9BCD 10C
11 4400，1.1 12 1：161：4 13变亮、变亮
14解：由=2可得UC=UB，Ic=I0
对于理想变压器有P1=P2+P3，即IAUA=I0UB+ICUc
所以IA=
解得结果为IA=5I0／8
15解.由得E2=11V
由E2=U2+I2r2=I2(R+r2)
得I2==0.55A则U2=I2R=10.45V
I1==0.028A
原线圈的输入功率为P1=I1U1=6.05W
输出功率为：P2=I2U2=5.75W
变压器的效率为：η=×100％=95％
