变压器
1．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
2．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
3．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220
V,60
W”灯泡一只，且灯泡正常发光，则( )
A．电流表的示数为
A
B．电源输出功率为1
200
W
C．电流表的示数为
A
D．原线圈端电压为11
V
4．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所示的规律变化，副线圈接有负载，下列判断正确的是( )
A．输出电压的最大值为36
V
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220
V，频率为50
Hz
5．如图所示，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( )
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
6．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为加在原线圈的电压，则( )
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
7．如图所示，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上的电压增大
C．通过灯泡L1的电流减小
D．原线圈中的电流增大
8．一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
9．如图所示，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＝20sin
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( )
A．开关接通后，氖泡的发光频率为100
Hz
B．开关接通后，电压表的示数为100
V
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
10．如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1＝20
Ω，R2＝30
Ω，C为电容器．已知通过R1的正弦式交变电流如图乙所示，则( )
A．交变电流的频率为0.02
Hz
B．原线圈输入电压的最大值为200
V
C．电阻R2的电功率约为6.67
W
D．通过R3的电流始终为零
11．如图所示，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( )
A．0.5U
B．2U
C．0.2U
D．0.4U
12．如图所示，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1.80×104
V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．
(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：
(1)降压变压器初级、次级线圈匝数比．
(2)发电机的输出功率．
答案：1．C 2.AB
3．C 4．D 5．C
6．ABD 7．BCD
8．B 9．AB
10．C
11．D
12．(1)0.98
A (2)180
W
13．(1)3∶1 (2)6.67
W高二物理（人教版选择性必修二）-变压器-教案
设计思想：
变压器是生产生活中非常必要和常见的设备，通过真实的情景问题引入本节课的学习内容。然后通过对变压器进行连续设问，推进本节课的学习任务。连续的设问还展现出研究一个事物的常规思维方法，学生在学习实践中体会科学方法。在实验探究环节中，师生共同基于数据做出猜想，得出结论。体会科学探究是一种认识事物的思维方式和研究手段。由于变压器是电磁感应中互感现象的实际应用，通过知识的迁移理解变压器的原理，使学生对电磁感应的认识得到进一步的进阶。
教学目标：
1.了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。
2.
通过实验，探究变压器电压与匝数的关系。
3.掌握理想变压器的变压规律、原副线圈的能量关系，并理解单相理想变压器的原副线圈电流关系。通过理想变压器的学习使学生了解建立物理模型的方法
（抓主要因素，忽略次要因素，排除无关因素）。
4.知道几种常见的变压器。
教学重点：理解变压器的变压规律、原副线圈的能量关系
教学难点：变压器是如何传输电能的
理论角度理解变压器的变压规律
教学方法：实验探究、演绎推理
环节一：真实情景引入新课
展示：生活中的几种用电设备，电脑、手机、LED灯。
设问：提出问题各种用电设备所需电压各不相同。比如：笔记本电脑用电电压为20v，手机充电电压一般为5v，常见的家用LED灯所需电压是几十伏、实验室中的一些实验需要用到上万伏的电压…而我们国家的民用供电统一为220伏交流电，那么，如何使这些额定电压不是220伏的电器设备都能正常工作呢？
环节二：变压器的结构
问题1：先来认识几种常见变压器，变压器帮助我们解决了这么大的问题，那变压器结构究竟什么样子？我们把变压器拆开来，请同学们注意观察，变压器由哪些部分组成。
介绍变压器的结构。
根据变压器的结构画出变压器的结构示意图，中间的矩形框代表闭合的铁芯，两边分别是套在铁芯上的原线圈和副线圈。变压器在电路中的符合，是由两个线圈符号组合而成，中间这条线代表铁芯，有时也可以简略不画。
问题2：从变压器的结构可以看出，变压器的原、副线圈之间并没有用导线直接连接，那副线圈两端的电压是怎么产生的？
环节三：变压器的原理
结合变压器的结构示意图，从原线圈加上交变电压开始，分析变压器工作时的基本物理过程。
介绍：同学们在前面电磁感应一章中，了解到：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。这种现象叫做互感。
学生活动1：变压器能改变恒定电流的电压吗？
举例分析：家庭燃气灶、汽油发动机的点火装置、手机电源适配器。
学生活动2：变压器在变压时，副线圈也输出了能量，那么变压器副线圈输出的能量是怎么来的？
从能量角度理解变压器的工作原理。
问题3：变压器副线圈的输出的电压与什么因素有关？
环节四：实验探究
学生活动3：请同学们根据探究目的，结合变压器的的结构、原理确定实验思路、器材、步骤。
学生活动4：分析实验中获得的数据，得出实验结论。
问题4：实验数据表明，变压器原、副线圈电压之比与原、副线圈的匝数之比很接近，但又不相等，这是为什么呢？
介绍：
变压器变压过程也是能量的传输过程。但是变压器在传输能量的过程中也有能量损失。变压器的能量损耗主要在三个方面，交变电流的磁场会有小部分漏到铁芯之外，这个损失称为漏磁；变压器线圈虽然是由铜线绕制，但由于匝数多，电阻不为零，电流通过时会发热，这种损耗叫做铜损；铁芯在变化磁场中，会产生涡流使铁芯发热，这种损耗叫做铁损。所以，铁芯是由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成，就是为了减少变压器的涡流损耗。
正是这些能量损耗使得变压器原、副线圈电压之比与它们的匝数之比很接近，但又不能严格相等。通过实验以及数据的分析和思考，我们可以得出实验结论。在误差允许的范围内，原、副线圈的电压比等于两个线圈的匝数比。数学表达式写为
。
过渡：实际变压器的效率都是比较高的，特别是电力设备中的大型变压器，在满负荷工作时效率可以达到95%以上。基于实际情况，可以忽略变压器的各种损耗，即不计漏磁，忽略铜损和铁损。我们把没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。
一听名字，想必同学们意识到，这又是一个理想模型。
环节五：理想变压器
介绍：理想变压器的条件。
学生活动5：
由变压器的原理可以知道，当铁芯中磁通量发生变化时，变压器的原、副线圈均要发生电磁感应现象，设变压器原、副线圈的感应电动势分别为E1、E2，对于不计各种损耗的理想变压器，E1与E2是什么关系？
变压器原线圈输入电压U1与原线圈感应电动势E1什么关系？变压器副线圈输出电压U2与副线圈感应电动势E2之间是什么关系？
从理论角度，分析得到理想变压器的变压规律
学生活动6：
如果有两个副线圈，这个变压规律还成立吗？
怎样设计变压器线圈的匝数，能让变压器升高电压或者降低电压？
现在知道了理想变压器原、副线圈电压的关系。那对于理想变压器，请同学们分析推导原线圈输入的电功率P输入与副线圈输出的电功率P输出
之间是什么关系？在只有一个副线圈时，原线圈电流I1、副线圈电流I2之间什么关系？
环节六：几个典型变压器
1.图1是某一手机电源适配器，已知其输入电压为220V，输出电压为5V。图2是从适配器中变压器原、副线圈上拆下来的带有绝缘层的铜线，请观察说明A、B铜线有什么区别？
判断哪一个是原线圈用线？为什么两个线圈的铜线粗细不同？
2.电压、电流互感器
互感器也是一种变压器，请同学们根据这两幅图，以及你对变压器的理解，判断哪一个是把高电压降低成低电压的电压互感器，哪一个是把大电流转变成小电流的电流互感器。
3.如图所示是街头变压器通过减压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？
环节七：课堂小结
面对生活中一个常用的电子元件——变压器，我们在这节课通过不断的思考：变压器的结构什么样？变压器为什么能够变压？变压器的变压规律是什么？为什么会有这样的变压规律？逐渐认识清楚了变压器。然后利用学习的知识，分析了几种常用的变压器。
如果本节课的学习，还引起了你其他的一些思考，请同学们课后继续自己的研究。
变压器在生活中的一个非常重要的应用是用在远距离输电中，请同学们课后通过自主学习，研究远距离输电的相关知识。
板书：
一、结构
结构示意图
符号
二、原理：互感现象
三、理想变压器
1.条件：无漏磁、无铁损、无铜损
2.变压规律
,
U1=e1，U2=e2
→：
3.功率关系
P入
=P出，即：U1I1=U2I2+U3I3+…
单个副线圈：U2I2=U1I1，
即：
四、几种常见变压器
自耦变压器
电压互感器
电流互感器
4(共46张PPT)
变压器
高二年级
物理
用电设备及对应的额定电压
不同设备所需的电压各不相同，如何使这些额定电压不是220V的用电设备都能正常工作呢？
变压器
变压器帮助我们解决了这么大的问题，那变压器结构究竟什么样子？
图1
图2
图3
一、变压器的结构
一、变压器的结构
1.构造：
变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成
铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成
铁芯与线圈互相绝缘
一、变压器的结构
2.结构示意图
3.电路中的符号
或
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
思考：
从变压器的结构可以看出，变压器的原、副线圈之间并没有用导线相接，那副线圈两端的电压是怎么产生的？
二、变压器的原理
U1
→
I1→
B、Φ
→
U2
→
I2
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
二、变压器的原理
1.原理：互感现象
问题：
变压器可以改变恒定电流的电压吗？
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
二、变压器的原理
煤气灶脉冲点火器
交变电压
恒定电压
高压包升压
脉冲振荡器
交变高压
变压器
交直流转换
二、变压器的原理
汽油发动机点火装置原理图
副线圈
电磁断续器
交变电压
恒定电压
交变高压
变压器
交直流转换
原线圈
二、变压器的原理
手机电源适配器
变压器
稳压输出
交变电压
恒定电压
交变高压
变压器
交直流转换
二、变压器的原理
交变电压
恒定电压
交变高压
变压器
交直流转换
二、变压器的原理
问题：
副线圈输出的能量是怎么来的？
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
二、变压器的原理
电场能
磁场能
电场能
2.能量传输
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
电场能
→
磁场能
→
电场能
思考：
变压器副线圈输出的电压与什么因素有关？
三、实验探究
1.实验方案
2.实验器材
3.实验步骤
4.实验数据
5.实验结论
保持不变，改变、，测量
交流电源、可拆变压器、数字电压表
①连接电路
②确定并记录、、
③闭合开关，测量并记录
④断开开关，改变，重复②
③
n1
n2
~
V1
V2
三、实验探究
次序
U1（V）
U2（V）
n1
n2
1
2
3
4
5
220
12.4
1600
100
220
53.2
1600
400
220
1.34
1600
10
220
2.70
1600
20
220
4.05
1600
30
三、实验探究
观察实验数据，将原、副线圈的匝数与电压进行比较，寻找它们之间的关系。
用尽量精炼的语言表述出来，如果可能，最好用数学关系式来表述。
分析数据：
次序
U1（V）
U2（V）
n1
n2
1
2
3
4
5
220
12.4
1600
100
220
53.2
1600
400
220
1.34
1600
10
220
2.70
1600
20
220
4.05
1600
30
三、实验探究
次序
U1（V）
U2（V）
n1
n2
1
220
12.4
1600
100
2
220
53.2
1600
400
3
220
1.34
1600
10
4
220
2.70
1600
20
5
220
4.05
1600
30
U1/U2
n1/n2
17.7
16
4.13
4
164
160
81.5
80
54.3
53.3
三、实验探究
对实验数据的分析和思考：
实验发现，变压器原、副线圈电压之比与原、副线圈的匝数之比很接近，但又不相等，这是为什么呢？
U1/U2
n1/n2
17.7
16
4.13
4
164
160
81.5
80
54.3
53.3
三、实验探究
能量损耗：
漏磁
铜损
铁损
三、实验探究
实验结论：
在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于两个线圈的匝数比，即
基于实际情况，可以忽略变压器的各种损耗，即不计漏磁，忽略铜损和铁损。我们把没有能量损耗的变压器叫作理想变压器。
四、理想变压器
1.条件：
“三无”：无漏磁、无铜损、无铁损
思考：
理想变压器原、副线圈感应电动势与关系？
E1
E2
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
四、理想变压器
原线圈感应电动势：
副线圈感应电动势：
所以：
E1
E2
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
四、理想变压器
问题：
理想变压器原线圈输入电压U1与原线圈感应电动势E1什么关系？
理想变压器副线圈输出电压U2与副线圈感应电动势E2之间是什么关系？
E1
E2
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
四、理想变压器
原线圈：E1对U1起到反电动势作用
所以，U1
-
E1=I1
r1
由于忽略线圈的电阻，即：
r1
=0
得：U1=E1
E1
E2
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
四、理想变压器
副线圈：E2相当于副线圈电源的电动势
所以，E2=U2
+
I2
r2
由于忽略线圈电阻，即：r2
=0
得：U2=E2
综合得：
E1
E2
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
四、理想变压器
2.变压规律
问题：
如果有两个副线圈，这个变压规律还成立吗？
~
U3
n3
E1
E2
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
四、理想变压器
2.变压规律
多个副线圈：::=
::
~
U3
n3
E1
E2
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
四、理想变压器
2.变压规律
问题：怎样设计变压器线圈的匝数，让变压器升高电压或者降低电压？
E1
E2
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
多个副线圈：::=
::
四、理想变压器
如果n1如果n1>n2，则U1>U2，降压变压器
2.变压规律
多个副线圈：::=
::
E1
E2
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
四、理想变压器
问题：
理想变压器原线圈输入功率P输入,与副线圈输出功率P输出之间是什么关系？
如果只有一个副线圈，原线圈电流I1，与副线圈电流I2之间是什么关系？
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
四、理想变压器
3.功率关系：P输入=P输出
U1I1=
U2I2+U3I3+……
如果只有一个副线圈：U1I1=
U2I2
得：
~
U3
n3
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
四、理想变压器
4.电流关系：
或
=
条件：单个副线圈
原线圈
铁芯
副线圈
~
U1
U2
n1
n2
~
五、问题探讨与练习
1.图1是某手机电源适配器，已知其输入电压为220V，输出电压为5V。图2是从适配器中变压器原、副线圈上拆下来的带有绝缘层的铜线，请观察说明A、B铜线有什么区别？
判断哪一个是原线圈用线？
图1
图2
A
B
五、问题探讨与练习
A
B
A、B铜线不同：A铜线长、细；
B铜线短、粗
此适配器是降压变压器，有：>
，
所以，A是原线圈用线，B是副线圈用线
问题：为什么A、B线粗细不同？
五、问题探讨与练习
近似分析中，视作理想变压器
由电流关系：
=
以及匝数关系：>
得：
<
A
B
高压线圈：匝数多、电流小、细导线；
低压线圈：匝数少、电流大、粗导线。
五、问题探讨与练习
2.互感器也是一种变压器，请同学们根据这两幅图，以及你对变压器的理解，判断哪一个是把高电压降低成低电压的电压互感器，哪一个是把大电流转变成小电流的电流互感器。
图1
图2
并联
原线圈
副线圈
串联
五、问题探讨与练习
电压互感器：U1>U2，n1>n2，并联在高压电路中；
电流互感器：I1
>
I2，n1
图1
图2
V
A
并联
原线圈
副线圈
串联
五、问题探讨与练习
串联
A
电流互感器
五、问题探讨与练习
3.如图所示是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？
①输入电压不变
②用电器增加，
③理想变压器
五、问题探讨与练习
①输入电压不变
②用电器增加，
③理想变压器
不变
线圈匝数和不变
增大
分
压增大
减小
增大
六、课堂小结
变压器的结构什么样？
变压器为什么能够变压？
变压器的变压规律是什么？
为什么会有这样的变压规律？
谢谢大家
