金华市高二年级物理导学案(学生版）
【课题：变压器】
班级 小组 姓名
【学习目标】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。
【学习重点】①探究变压比和匝数比的关系。
【学习难点】①探究变压比和匝数比的关系。
（学习程序：课外先认真自学课本P31—P33，后独立完成基础部分和要点部分——课前组长评好分）
【基 础 部 分 --------课前预习】
一、变压器的原理
1、由 和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示：
(1)原线圈：与 连接的线圈，也叫 ．
(2)副线圈：与负载连接的线圈，也叫 ．
2．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，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生 ．
3．作用：改变交变电流的 ，不改变交变电流的 和
4．注意：
(1)变压器不改变交变电流的 和 ．
(2)变压器只对 的电流起作用，对 不起作用．
(3)变压器的两个线圈之间通过 联系在一起，两个线圈间是 的．
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？
例1．(多选)如图是一个理想变压器的示意图，在它正常工作时关于其说法正确的是( )
A．副线圈中的电动势是因为电磁感应而产生的
B．输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能
C．输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能
D．输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去
【要点部分 --------课前预习--------课内展示】
（学习程序：组内对学、群学 ——老师分配任务，小组重点探究——展示、点评10分钟）
二、 电压与匝数的关系
1．理想变压器
(1)定义：没有 损失的变压器．
(2)特点
①变压器铁芯内无漏磁．
②原、副线圈不计 ，即不产生 ．
③铁芯中不产生 ．
2．原、副线圈的电压关系
(1)对理想变压器，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＝.
(2)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
＝.当有多组线圈时，则有＝＝＝…
3．两类变压器：
(1)降压变压器： 的电压比 电压低的变压器．（n2 (2)升压变压器： 的电压比 电压高的变压器．（当n2 >n1 时，U2>U1）
【范例精析】
例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( )
A 36匝 B 72匝 C 720匝 D 1440匝
例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（ ）
A．3V B．0
C．48V D．与负载R的值有关
变式训练：一台理想变压器，当原线圈接220V交流电源时，副线圈的输出电压是11V，如果保持原线圈的电压不变，将副线圈拆去18匝后，副线圈两电压降为8V，则原线圈的匝数为多少？
【拓展部分 --------课内完成】
（学习程序：课前独立完成拓展部分——小组交流展示-----老师点评）
功率关系：理想变压器，由于不考虑能量损失，由能量守恒得P入＝P出,U1I1＝U2I2.
电流关系：原、副线圈中电流与对应的匝数成反比：I1/I2= n2/n1
（适用于只有一个副线圈的变压器)
说明：一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+……再根据U2=n2U1/n1 U3=n3U1/n1
U4=n4U1/n1……可得出：n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+……
例1、(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )
A．I1由I2决定 B．U2与负载有关
C．P1由P2决定 D．以上说法都不正确
例2、如图所示的电路中，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( )
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
【能力训练】
1、一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100 Ω的负载电阻，如图6所示．
(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为 V，电流表示数为 A.
(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为 V，电流表示数为 A，此时输入功率为 W.
2、如图所示，一个理想变压器的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.8×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需要在原线圈回路中接入熔断器，当副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝熔断．(1)原、副线圈的匝数比为多少？
(2)熔丝的熔断电流是多大？
金华市高二年级物理导学案(教师版）
[课题：变压器]
班级 小组 姓名
【学习目标】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。
【学习重点】①探究变压比和匝数比的关系。
【学习难点】①探究变压比和匝数比的关系。
（学习程序：课外先认真自学课本P31—P33，后独立完成基础部分和要点部分——课前组长评好分）
【基 础 部 分 --------课前预习】
一、变压器的原理
1、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．
4．注意：
(1)变压器不改变交变电流的周期和频率．
(2)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．
(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的．
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？
例1．(多选)如图是一个理想变压器的示意图，在它正常工作时关于其说法正确的是( )
A．副线圈中的电动势是因为电磁感应而产生的
B．输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能
C．输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能
D．输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去
AB [变压器的原理是原线圈的电流发生变化，从而引起副线圈中磁通量变化，产生电动势，故A正确；变压器电能的输送是电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能输送到副线圈电路中，故B正确，C、D错误．]
【要点部分 --------课前预习--------课内展示】
（学习程序：组内对学、群学 ——老师分配任务，小组重点探究——展示、点评10分钟）
二、 电压与匝数的关系
1．理想变压器
(1)定义：没有能量损失的变压器．
(2)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铁芯中不产生涡流．
2．原、副线圈的电压关系
(1)对理想变压器，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＝.
(2)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
＝.当有多组线圈时，则有＝＝＝…
3．两类变压器
(1)降压变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器．（n2 (2)升压变压器：副线圈的电压比原线圈电压高的变压器．（当n2 >n1 时，U2>U1）
【范例精析】
例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
例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
变式训练：一台理想变压器，当原线圈接220V交流电源时，副线圈的输出电压是11V，如果保持原线圈的电压不变，将副线圈拆去18匝后，副线圈两电压降为8V，则原线圈的匝数为多少？
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，现副线圈电压下降3V，故：U1:n1=3:18，解得：n1=1320匝。
【拓展部分 --------课内完成】
（学习程序：课前独立完成拓展部分——小组交流展示-----老师点评）
功率关系：理想变压器，由于不考虑能量损失，由能量守恒得P入＝P出,U1I1＝U2I2.
电流关系：原、副线圈中电流与对应的匝数成反比：I1/I2= n2/n1
（适用于只有一个副线圈的变压器)
说明：一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：U1I1= U2I2+ U3I3+U4I4+……再根据U2=n2U1/n1 U3=n3U1/n1
U4=n4U1/n1……可得出：n1I1=n2I2+ n3I3+ n4I4+……
例1、(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们之间的关系，下列说法中正确的是( )
A．I1由I2决定 B．U2与负载有关
C．P1由P2决定 D．以上说法都不正确
AC [对理想变压器的电流关系可写成I1＝I2，即原线圈中的电流由副线圈中的电流决定；同理，由＝知，副线圈中的电压由原线圈中的电压决定；功率关系为：负载用多少，原线圈端就输入多少，因此选项A、C正确，B错误．]
例2、如图所示的电路中，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( )
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
BD [由于U1保持不变，由＝可知，副线圈的输出电压U2不变，B正确；P向下滑动时，灯泡L两端的电压为U2，保持不变，灯泡的亮度不变，A错误；P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，副线圈电路的总电阻R总变小，根据P2＝可知，变压器的输出功率变大，由P1＝U1I1＝P2可知，变压器的输入电流增大，C错误，D正确．]
【能力训练】
1、一台理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100 Ω的负载电阻，如图6所示．
(1)当原线圈接在44 V直流电源上时，电压表示数为 V，电流表示数为 A.
(2)当原线圈接在220 V交流电源上时，电压表示数为 V，电流表示数为 A，此时输入功率为 W.
解析 (1)原线圈接在直流电源上时，由于原线圈中的电流恒定，所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化，副线圈两端不产生感应电动势，故电压表示数为零，电流表示数也为零．
(2)由＝得：
U2＝U1＝220× V＝44 V(电压表读数)，
I2＝＝ A＝0.44 A(电流表读数)，
P入＝P出＝I2U2＝0.44×44 W＝19.36 W.
答案 (1)0 0 (2)44 0.44 19.36
2、如图所示，一个理想变压器的原线圈接在220 V的市电上，向额定电压为1.8×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需要在原线圈回路中接入熔断器，当副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝熔断．(1)原、副线圈的匝数比为多少？
(2)熔丝的熔断电流是多大？
答案 (1)11∶900 (2)0.982 A
解析 (1)＝＝＝
(2)＝，I1＝I2＝×12×10－3 A≈0.982 A.
