第六节 变压器
1．________现象是变压器的工作基础．在变压器原线圈上加交流电压，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的________，它不仅穿过________，也穿过____________，所以在副线圈中产生____________，如果在副线圈两端接入负载，负载中就会有____________．
2．对于忽略原、副线圈的________和各种________能量损失的理想变压器，原、副线圈两端的电压之比等于这两个线圈的________，用公式表示为：__________________________.当n2>n1时________________，变压器使电压________，这种变压器叫做________变压器；当n23．变压器的能量损耗有两方面，一种叫________，一种叫________，但能量损耗很小，效率很高，所以在实际计算中常把损耗的能量________不计，认为是理想变压器，则输出功率和输入功率相等__________，即__________________，又因为＝，所以，理想变压器工作时，原、副线圈中的电流与它们的匝数关系为：____________________________.
4．关于理想变压器的工作原理，以下说法中正确的是( )
A．通有正弦式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
5．(双选)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的变化而变化
D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零
6．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1
A．原、副线圈电压比为n2∶n1
B．原、副线圈电流比为n1∶n2
C．原、副线圈电压比为n1∶n2
D．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，原线圈接正弦式交流电源，副线圈接入“220 V,60 W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )
图2
A．电流表的示数为A
B．电源输出功率为1200W
C．电流表的示数为A
D．原线圈端电压为11V
2．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3
A．输出电压的最大值为36V
B．原、副线圈中电流之比为55∶9
C．变压器输入、输出功率之比为55∶9
D．交流电源电压有效值为220V，频率为50Hz
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4
A．在乙图中，线圈N4的导线一定比线圈N3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UAB＝100V，R0＝40Ω，当滑动片处于线圈中间位置时，C、D两端电压的有效值UCD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为加在原线圈两端的电压，则下列说法中错误的是( )
图6
A．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
6．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，以下说法中错误的是( )
图7
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＝1000匝，两副线圈匝数分别为n2＝600匝，n3＝200匝，当原线圈两端接在220V的交流电源上时，原线圈上电流为2A，通过R2的电流为1A，则通过R3的电流为( )
图8
A．10 A B．7 A C．3 A D．1 A
8．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＝1100匝，接入电压U1＝220V的电路中．
图9
(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6V，U3＝110V，它们的匝数n2、n3分别为多少？
(2)若在两副线圈上分别接上“6V，20W”、“110 V,60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？
1．(双选)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．交变电流电功率
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在匀强磁场中以速度v向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表的示数是12mA，则电流表的示数为( )
图10
A．3mAB．0mA
C．48mAD．与负载R的值有关
3．(双选)在绕制变压器时，某人将两个线圈绕在如图11所示的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11
A．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为110V
B．当线圈1输入电压为220V时，线圈2输出电压为55V
C．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为220V
D．当线圈2输入电压为110V时，线圈1输出电压为110V
4．(双选)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12
A．副线圈输出电压的频率为50Hz
B．副线圈输出电压的有效值为31V
C．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10kV的线路中降压并提供200A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 kW
C．200 A,250 V,50 kWD．200 A,10 kV,2×103 kW
6．一理想变压器的原线圈上接有正弦式交变电压，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．(双选)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＝20sin100πtV．氖泡在两端电压达到100V时开始发光．下列说法中正确的有( )
图13
A．开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz
B．开关接通后，电压表的示数为100V
C．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．(双选)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＝，加在原线圈的电压为u1＝311sin100πtV，霓虹灯正常工作的电阻R＝440kΩ，I1、I2表示原、副线圈中的电流．下列判断正确的是( )
图14
A．副线圈两端电压6220V，副线圈中的电流14.1mA
B．副线圈两端电压4400V，副线圈中的电流10mA
C．I1D．I1>I2
9．如图15甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20Ω，R2＝30Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦式交变电流如图乙所示，则( )
图15
A．交变电流的频率为0.02Hz
B．原线圈输入电压的最大值为200V
C．电阻R2的电功率约为6.67W
D．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16
A．0.5U B．2UC．0.2U D．0.4U
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
11．如图17所示的变压器的原线圈1接到220V的交流电源上．副线圈2的匝数n2＝30匝，与一个“12V 12W”的灯泡L连接，L能正常发光．副线圈3的输出电压U3＝110V，与电阻R连接，通过R的电流为0.4A，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220V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12mA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10mA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＝20V，内阻不计，它通过一个R＝6Ω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“6V，0.25W”，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．
第六节 变压器答案
课前预习练
1．互感 磁通量 原线圈 副线圈 感应电动势 交变电流
2．电阻 电磁 匝数之比 ＝ U2>U1 升高 升压 U23．铜损 铁损 忽略 P1＝P2 I1U1＝I2U2 ＝
4．C [通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，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．]
5．AB [理想变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，且随副线圈的输出功率的变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B正确，C、D错误．]
6．C [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，也就等于线圈匝数比的反比．]
课堂探究练
1．C [因为灯泡正常发光所以副线圈中的电流
I2＝＝A＝A
根据公式＝得I1＝I2＝×A＝A，即电流表的示数应为A，故A错，C对；
电源的输出功率等于变压器的输入功率，由P入＝P出可得电源的输出功率为60W，故B选项错误；
根据公式＝，得U1＝U2＝×220V＝4400V，故D选项错误．]
点评 变压器的基本规律
(1)电压关系：①只有一个副线圈时＝或＝
②当有多个副线圈时＝＝＝…
(2)功率关系：P入＝P出：①只有一个副线圈时，P1＝P2
②当有多个副线圈时P1＝P2＋P3＋…
(3)电流关系：①只有一个副线圈时，由P1＝P2知，I1U1＝I2U2
得＝＝
即＝
②当有多个副线圈时，由P1＝P2＋P3＋…知
I1U1＝I2U2＋I3U3＋…
得I1n1＝I2n2＋I3n3＋…
2．D [由题图知原线圈电压最大值为220V，周期T＝2×10－2s，故电压有效值为220V，频率为50Hz；由＝，＝得输出电压的最大值为36V，原、副线圈电流之比为9∶55，输入、输出功率应相等，所以正确答案为D.]
点评 变压器的电压关系、电流关系是各物理量的有效值(或最大值)间的关系，例如公式＝中，若U1是有效值则U2就是有效值，若U1是最大值则U2就是最大值．
3．C [电压互感器输入端分别接在两根线上，次级匝数比初级匝数少；电流互感器输入端只能串联在电路中，次级匝数比初级匝数多．]
点评 甲图是电压互感器，乙图是电流互感器，它们分别与电压表和电流表的使用方法相同，即：电压互感器测电压时需并联接入电路，电流互感器测电流时需串联接入电路．它们利用变压器的原理把高电压、大电流变成低电压、小电流，以方便测量．
4．200 5
解析 由理想变压器公式＝得UCD＝UAB＝2×100V＝200V，又由I2＝＝A＝5A.
点评 自耦变压器铁芯上只绕一个线圈，原、副线圈共用一个绕组，最大优点是可以连续调节输出电压，缺点是低压端和高压端直接有电的联系，使用不够安全．变压器的规律都适用于自耦变压器．
5．C [K由a合到b时，n1减小而U1不变，由＝可知副线圈上的电压增大，负载R的电流I2增大，P2增大；又由于P1＝P2＝U1I1，故I1增大，A项正确；同理K由b合到a时，P2减小，B项正确；
P上滑时，负载电阻R增大，而U1、U2均不变，由I2＝可知I2减小，又由于n1、n2均不变，由＝可知I1将减小，故C项错误；
当U1增大时，由＝可知U2也增大，I2＝增大，再由＝可知I1增大，故D项正确．]
方法总结 此类问题大致有两种情况：一是负载电阻不变，原、副线圈的电压(U1、U2)、电流(I1、I2)，输入功率、输出功率随匝数比的变化而变化的情况，如选项A、B；另一类是原、副线圈的匝数比不变，上述各物理量随负载电阻的变化而变化的情况，如选项C.处理此类问题时，要根据题意分清变量与不变量，要明确变量之间的相互制约关系．
6．A [由于输入电压不变，所以S接通时，理想变压器副线圈M、N两端的输出电压不变．并联灯泡L2，负载总电阻变小，由欧姆定律I＝知，流过R的电流增大，电阻R上的电压UR＝IR增大．副线圈输出电流I2增大，根据输入功率等于输出功率I1U1＝I2U2得，原线圈输入电流I1也增大．UMN不变，UR变大，所以UL1变小，流过灯泡L1的电流减小．]
方法总结 变压器动态分析问题的思路程序可表示为
7．B [由理想变压器变压比公式＝可得U2＝＝V＝132V，由＝可得U3＝U1＝V＝44V，根据输入功率等于输出功率有I1U1＝I2U2＋I3U3
解得I3＝7A，选B.]
方法总结 理想变压器变压比公式＝，对有一个或n个副线圈的变压器均适用，而变流比公式＝，只适用于有一个副线圈的变压器，若为有两个以上副线圈的变压器，必须用P入＝P出，即U1I1＝U2I2＋U3I3或n1I1＝n2I2＋n3I3来计算．
8．(1)30匝 550匝 (2)0.36A
解析 (1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由
＝，＝
得n2＝n1＝×1100匝＝30匝
n3＝n1＝×1100匝＝550匝
(2)设原线圈输入电流为I1，P入＝P出，
即I1U1＝I2U2＋I3U3＝P2＋P3，
所以I1＝＝A＝0.36A
方法总结 第(1)问中，也可根据原、副线圈每伏电压分配到的匝数相等进行计算．
即由＝＝5匝/V，得匝数n2＝5×6匝＝30匝，n3＝5×110匝＝550匝．
课后巩固练
1．CD 2.B
3．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(U1/U2)等于原、副线圈中产生的感应电动势之比(E1/E2)．当给线圈1输入电压U1时，＝＝＝＝×＝.当给线圈2输入电压U2时，＝＝＝＝×＝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＝＝Hz＝50Hz；由＝可得副线圈中电压的最大值31V，故有效值为V；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U1、I1、P1，副线圈输出电压、电流、功率分别为U2、I2、P2，原、副线圈匝数分别为n1、n2.
由＝知I1＝I2＝×200 A＝5 A.
由＝知U2＝U1＝×10×103V＝250 V
输出功率P出＝U2I2＝250×200W＝50kW]
6．B [副线圈的电压不变，当副线圈接的电阻R增大时，I2减小，P2减小，因为P1＝P2，所以P1减小，I1＝I2，I1也减小．]
7．AB [由＝得：副线圈的输出电压u2＝5u＝100sin100πtV，此电源频率f0＝50Hz，而氖泡每个周期发光2次，则氖泡的发光频率f氖＝2f0＝100Hz，A正确；电压表的示数应为副线圈输出电压的有效值，故U＝＝100V，B正确；交变电流、电压的有效值不变，故电压表示数不变，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U1＝＝V＝220V，由＝，可得U2＝4400V，由欧姆定律可知I2＝＝10mA，由＝可得：I1>I2，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0.02s，所以频率为50Hz，A错误；因为变压器输出电压最大值为20×1V＝20V，所以由变压比公式＝知变压器原线圈电压的最大值为20×10V＝200V，B错误；R2的功率P2＝＝W＝6.67W，C正确；因为电容器存在充、放电现象，所以电阻R3中的电流不是始终为零，D错误．]
10．D [设原线圈电压为U1，电流为I1，副线圈电压为U2，电流为I2，则U1＝U－I1RA，＝，＝，U2＝I2RB，依题意，A、B完全相同，有RA＝RB，联立以上各式，整理可得U1＝(U－U1)，即U1＝2(U－U1)，
得U1＝U，U2＝U1＝U＝0.4U]
11．(1)275匝 (2)550匝 0.255A
解析 (1)变压比公式对于有两个副线圈的变压器也适用，则有
＝，n3＝＝匝＝275匝．
(2)同理由变压比公式得：＝，n1＝n2＝×30匝＝550匝．理想变压器的输入功率等于输出功率，即P1＝P2＋P3＝12W＋0.4×110W＝56W．原线圈中电流I1＝＝A≈0.255A
12．(1)0.98A (2)180W
解析 (1)设原、副线圈上的电压、电流分别为U1、U2、I1、I2.根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有I1U1＝I2U2
当I2＝12mA时，I1即为熔断电流，代入数据，得I1＝0.98A
(2)设副线圈中电流为I2′＝10mA时，变压器的输入功率为P1，根据理想变压器的输入功率等于输出功率，有
P1＝I2′U2，代入数据，得P1＝180W
13．(1)3∶1 (2)6.67W
解析 (1)彩色小灯泡额定电流IL＝＝A＝A，次级线圈总电流I2＝24IL＝1A．变压器输入功率等于输出功率，有I1U1＝I2U2＝6W，变压器原线圈电路中，利用欧姆定律可得E＝U1＋I1R＝＋6I1，代入E值解得I1＝A(I1＝3A应舍去，据题意是降压变压器，应I1(2)发电机输出功率P＝I1E＝6.67W
学业分层测评(十一)
(建议用时：45分钟)
[学业达标]
1．(多选)理想变压器原、副线圈匝数之比为10∶1，以下说法中正确的是
( )
A．穿过原、副线圈磁通量之比是10∶1
B．穿过原、副线圈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∶1
D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1
【解析】 对理想变压器无磁通量损漏，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，电压与匝数成正比，选项B正确，A、C错误；对理想变压器输入功率等于输出功率，D正确．
【答案】 BD
2．如图2-6-8所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为 ( )
图2-6-8
A．3 mA B．0
C．48 mA D．与负载R的值有关
【解析】 变压器只能工作于交流电路，不能工作于恒定电压和恒定电源的电路，导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈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．
【答案】 B
3．一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110 V．已知变压器原线圈匝数为800，则副线圈匝数为( )
A．200 B．400
C．1 600 D．3 200
【解析】 根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系＝，得n2＝＝＝400，选项B正确．
【答案】 B
4．如图2-6-9所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶3，次级回路中联入三个均标有“36 V 40 W”的灯泡，且均正常发光，那么，标有“36 V 40 W”的灯泡A( )
图2-6-9
A．正常发光 B．将被烧毁
C．比另三个灯暗 D．无法确定
【解析】 副线圈两端的电压U2＝3U＝3×36 V＝108 V．由＝得，原线圈两端电压U1＝＝ V＝36 V，所以灯泡A能正常发光．
【答案】 A
5．(多选)如图2-6-10甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，C＝100 μF，已知电阻R1两端的正弦交流电压如图乙所示，则( )
甲 乙
图2-6-10
A．原线圈输入电压的最大值为400 V
B．交流电的频率为100 Hz
C．电容器C所带电量恒为2×10－3 C
D．电阻R1消耗的电功率为20 W
【解析】 变压器原、副线圈的匝数比为20∶1，由题图乙知，副线圈电压的最大值为20 V，根据电压与匝数成正比可得原线圈电压最大值为400 V，所以A正确；由题图乙知交流电的周期为0.02 s，故频率为周期的倒数等于50 Hz，故B错误；电容器两板间的电压是变化的，故所带电荷量也是变化的，故C错误；R1电压的有效值为U1＝10 V，所以消耗电功率为P1＝＝20 W，故D正确．
【答案】 AD
6．(多选)图2-6-11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2-6-11
A．线圈匝数n1B．线圈匝数n1>n2，n3>n4
C．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
【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，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，n3【答案】 CD
7．(多选)如图2-6-12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U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是( )
图2-6-12
A．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
【解析】 本题是理想变压器的动态分析问题，首先要分清变量和不变量，其次明确各物理量间的制约关系．
由于理想变压器输入电压U1不变，原、副线圈匝数不变，所以输出电压U2也不变，灯L亮度不随P的滑动改变，故选项A错误，选项B正确；P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，负载总电阻R总减小，由I2＝知，通过副线圈的电流I2增大，输出功率P2＝U2I2增大，再由＝知输入电流I1也增大，故选项C错误，D正确．
【答案】 BD
8．(多选)如图2-6-13甲所示，变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9 V 6 W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图象如图乙所示．若灯泡L2、L3、L4都正常发光，则以下说法中正确的是( )
图2-6-13
A．电压表的示数为36 V
B．电流表的示数为2 A
C．四只灯泡均能正常发光
D．变压器副线圈两端交变电流的频率为50 Hz
【解析】 若灯泡L2、L3、L4都正常发光，则电流表的示数为×3 A＝2 A，B对；副线圈两端的电压为9 V，又变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，所以电压表的示数为27 V，因电源输入电压为36 V，所以L1所分电压为9 V，四只灯泡都正常发光，C对，A错；变压器不能改变交变电流的频率，D对．
【答案】 BCD
[能力提升]
9．如图2-6-14所示，一低压交流变压器中，变压器的原、副线圈都带有滑动头，通过上下调节P1、P2的位置，可以改变变压器输入、输出电压．图中L是一个小灯泡，R2是定值电阻，R1、R3是滑动变阻器，若要增大灯泡L的亮度，可以采取的办法是 ( )
图2-6-14
A．P1、P3、P4不动，P2下移
B．P1、P2、P3不动，P4下移
C．P2、P3、P4不动，P1上移
D．P1、P2、P4不动，P3上移
【解析】 根据变压器的变压原理＝，要增大输出电压，需要使P1下移或P2上移；滑动变阻器R1是分压接法，P3上移可以使灯泡两端电压增大，灯泡功率也就增大，使其变亮；滑动变阻器R3的触头P4上移时才能使灯泡两端的电压增大，使灯泡变亮，所以只有D项正确．
【答案】 D
10. (多选)如图2-6-15所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝22∶5，原线圈接u＝220sin 100πt V的交流电，电阻R1＝R2＝50 Ω，D为理想二极管，则( )
图2-6-15
A．二极管的反向耐压值应大于50 V
B．电阻两端电压为25 V
C．通过副线圈的电流为1 A
D．原线圈的输入功率为50 W
【解析】 由＝，U1＝220 V，＝可解得U2＝50 V．故二极管的反向耐压值应大于U2＝50 V，A正确；由于二极管具有单向导电性，由·＝T可解得电阻两端的电压为UR＝＝25 V，B错误；由I2＝可得通过副线圈的电流I2＝ A＝ A，C错误；由P入＝P出＝I2UR可得原线圈的输入功率为P入＝×25 W＝50 W，D正确．
【答案】 AD
11．如图2-6-16所示，一理想变压器原线圈匝数n1＝1 000匝，有两个副线圈，匝数分别为n2＝200匝，n3＝500匝，分别接阻值为R＝55 Ω的两相同电阻．若在原线圈上接入220 V的交流电，求：
图2-6-16
(1)两个副线圈上的电流之比I2∶I3为多少？
(2)原线圈中的电流I1为多少？
【解析】 (1)由变压比公式＝及＝
可得U2＝U1＝44 V，U3＝U1＝110 V
据欧姆定律I＝，得I2＝＝0.8 A，I3＝＝2 A
故I2∶I3＝2∶5.
(2)由电流关系式n1I1＝n2I2＋n3I3可得
I1＝＝1.16 A.
【答案】 (1)2∶5 (2)1.16 A
12．如图2-6-17所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1∶n2＝2∶1，交流电源电压U1＝220 V，F为熔断电流I0＝1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻．
图2-6-17
(1)当电阻R＝100 Ω时，保险丝能否被熔断？
(2)要使保险丝不被熔断，电阻R的最小值为多少？变压器输出的电功率不能超过多少？
【解析】 (1)由＝得到U2＝110 V，
由欧姆定律得：I2＝1.1 A.
再有＝得到I1＝0.55 A，故保险丝不会熔断．
(2)理想变压器的P入＝P出＝220×1.0 W＝220 W，得到R＝55 Ω.
【答案】 (1)不能 (2)55 Ω 220 W
主备
教师
任教科目
物理
任教班级
高二
课题
2.6 变压器
课型
新课
课时
2
授课
教师
授课
班级
高二（1）班
教
学
目
标
知识
与
技能
1．知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。
2．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。
过程
与
方法
在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。
情感
态度
价值观
1．使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。
2．培养学生实事求是的科学态度。
教学
重点
探究变压比和匝数比的关系。
教学
难点
探究变压比和匝数比的关系。
突破重、难点的
手段
通过自学、教师讲解、例题分析、实验演示来逐步突破重点、难点、疑点。
教法
与
学法
讲授发 分析法 观察法 探究法
教学手段与媒体
多媒体 实验演示
备课时间： 年 月 日
教 学 过 程
教学活动设计
学生活动设计
（含设计意图）
授课教师
二次备课
（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n1不变，分别取副线圈匝数n2=n1，n1，2 n1，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n2不变，分别取原线圈匝数n1=n2，n2，2 n2，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。
U1＝6V
实验次数
1
2
3
4
5
6
原线圈匝数n1
n1
n1
n1
n2
n2
n2
副线圈匝数n2
n1
n1
2 n1
n2
n2
2 n2
副线圈输出电压U2
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。
2．电压与匝数的关系
电流通过变压器线圈是会发热，铁芯在交变磁场的作用下也会发热。所以，变压器工作时存在能量损失。没有能量损失的变压器叫做理想变压器。，只适用于理想变压器。实际上变压器的工作效率都很高，在一般的计算中，可以把实际变压器视为理想变压器。
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？
因为理想变压器没有能量损失，所以P出=P入
若理想变压器只有一个副线圈，则原副线圈中的电流I1与I2有什么关系？
据P出=U2I2，P入=U1I1及P出=P入得：U2I2=U1I1
则：
上式是理想变压器只有一个副线圈时，原副线圈中的电流比公式。
如果副线圈的电压高于原线圈的电压，这样的变压器叫升压变压器；如果副线圈的电压低于原线圈的电压，这样的变压器叫降压变压器。
升压变压器，n2＞n1，降压变压器，n2＜n1。
升压变压器，I2I1。
在绕制升压变压器原副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，还是细一些好？降压变压器呢？
因为升压变压器，I2I1，所以副线圈导线要比原线圈导线粗一些。
（三）课堂总结、点评
本节课主要学习了以下内容：
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：没有能量损失的变压器，是理想化模型。
（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 （ B ）
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，U1为加在原线圈两端的电压，I1为原线圈中的电流，则 （ C ）
A．保持U1及P的位置不变，K由a合到b时，I1将增大
B．保持U1及P的位置不变，K由b合到a时，R消耗功率减小
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
评价与
总结
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思
备课组长（教研组长）签名： 时间： 年 月 日
