高中物理第2章交变电流第6节变压器学案粤教版选修321116136

2.6 变压器 学案（粤教版选修3-2）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n 2>n 1时________________，变压器使电压________，这种变压器叫做________变压器；当n 2<n 1时，________________，变压器使电压________，这种变压器叫做________变压器．3．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U 1U 2＝n 2n 1，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n 1∶n 2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1A ．原、副线圈电压比为n 2∶n 1B ．原、副线圈电流比为n 1∶n 2C ．原、副线圈电压比为n 1∶n 2D ．变压器的输入功率与输出功率的比为n 1∶n 2【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2A ．电流表的示数为32220A B ．电源输出功率为1 200 WC．电流表的示数为3220AD．原线圈端电压为11 V2．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3A．输出电压的最大值为36 VB．原、副线圈中电流之比为55∶9C．变压器输入、输出功率之比为55∶9D．交流电源电压有效值为220 V，频率为50 Hz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4A．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U AB＝100 V，R0＝40 Ω，当滑动片处于线圈中间位置时，C、D两端电压的有效值U CD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6A．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7A．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＝1 000匝，两副线圈匝数分别为n2＝600匝，n3＝200匝，当原线圈两端接在220 V的交流电源上时，原线圈上电流为2 A，通过R2的电流为1 A，则通过R3的电流为()图8A．10 A B．7 A C．3 A D．1 A8．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＝1 100匝，接入电压U1＝220 V的电路中．图9(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6 V，U3＝110 V，它们的匝数n2、n3分别为多少？(2)若在两副线圈上分别接上“6 V，20 W”、“110 V,60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？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 U 1U 2＝n 1n 2U 2>U 1 升高 升压 U 2<U 1 降低 降压 3．铜损 铁损 忽略 P 1＝P 2 I 1U 1＝I 2U 2 I 1I 2＝n 2n 14．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I 2＝P 出U 2＝60220 A ＝311A 根据公式I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝120×311 A ＝3220 A ，即电流表的示数应为3220A ，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60 W ，故B 选项错误；根据公式U 1U 2＝n 1n 2，得U 1＝n 1n 2U 2＝201×220 V ＝4 400 V ，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U 1U 2＝n 1n 2或U 1n 1＝U 2n 2②当有多个副线圈时U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3＝… (2)功率关系：P 入＝P 出：①只有一个副线圈时，P 1＝P 2②当有多个副线圈时P 1＝P 2＋P 3＋…(3)电流关系：①只有一个副线圈时，由P 1＝P 2知，I 1U 1＝I 2U 2得I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1即I 1I 2＝n 2n 1②当有多个副线圈时，由P 1＝P 2＋P 3＋…知I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3＋…得I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋…2．D [由题图知原线圈电压最大值为220 2 V ，周期T ＝2×10－2 s ，故电压有效值为220 V ，频率为50 Hz ；由U 1U 2＝n 1n 2，I 1I 2＝n 2n 1得输出电压的最大值为36 2 V ，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U 1U 2＝n 1n 2中，若U 1是有效值则U 2就是有效值，若U 1是最大值则U 2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 U 1U 2＝n 1n 2得U CD ＝n 2n 1U AB ＝2×100 V ＝200 V ，又由I 2＝U CD R 0＝20040A ＝5 A . 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，n 1减小而U 1不变，由U 1U 2＝n 1n 2可知副线圈上的电压增大，负载R 的电流I 2增大，P 2增大；又由于P 1＝P 2＝U 1I 1，故I 1增大，A 项正确；同理K 由b 合到a 时，P 2减小，B 项正确；P 上滑时，负载电阻R 增大，而U 1、U 2均不变，由I 2＝U 2R 可知I 2减小，又由于n 1、n 2均不变，由I 1I 2＝n 2n 1可知I 1将减小，故C 项错误； 当U 1增大时，由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2也增大，I 2＝U 2R 增大，再由I 1I 2＝n 2n 1可知I 1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(U 1、U 2)、电流(I 1、I 2)，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L 2，负载总电阻变小，由欧姆定律I ＝U R知，流过R 的电流增大，电阻R 上的电压U R ＝IR 增大．副线圈输出电流I 2增大，根据输入功率等于输出功率I 1U 1＝I 2U 2得，原线圈输入电流I 1也增大．U MN 不变，U R 变大，所以U L 1变小，流过灯泡L 1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 U 1U 2＝n 1n 2可得U 2＝U 1n 2n 1＝220×6001 000 V ＝132 V ，由U 1U 3＝n 1n 3可得U 3＝n 3n 1U 1＝200×2201 000V ＝44 V ，根据输入功率等于输出功率有I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3 解得I 3＝7 A ，选B .]方法总结 理想变压器变压比公式 U 1U 2＝n 1n 2，对有一个或n 个副线圈的变压器均适用，而变流比公式I 1I 2＝n 2n 1，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U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3或n 1I 1＝n 2I 2＋n 3I 3来计算．8．(1)30匝 550匝 (2)0.36 A解析 (1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系，由U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3得n 2＝U 2U 1n 1＝6220×1 100匝＝30匝 n 3＝U 3U 1n 1＝110220×1 100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＝P2＋P3U1＝20＋60220A＝0.36 A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n1U1＝1 100匝220 V＝5 匝/V，得匝数n2＝5×6匝＝30匝，n3＝5×110匝＝550匝．。

《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。

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第六节变压器［学习目标]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.一、变压器的原理及电压与匝数的关系［导学探究] 如图１所示,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（原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端,另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上．连接电路，接通电源,小灯泡能发光．图1（1）两个线圈并没有连接,小灯泡为什么会发光？(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？答案(1）当左边线圈加上交流电压时,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,在右线圈中会产生感应电动势,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错误!都相同,若左边匝数为n1,则U1=E1＝n１错误!。

若右边匝数为n2,则U2=E2=n2错误!，故有错误!=错误!；若忽略左边线圈的电阻则有Ｕ１=U电源，这样看来只要n1≠n２,小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等.[知识梳理] 变压器的工作原理及电压与匝数的关系:(1)互感现象是变压器工作的基础.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)变压器中的电压与匝数的关系：①只有一个副线圈：错误!=错误!。

高中物理第二章交变电流第六节变压器预习导学案粤教版选修3【思维激活】1、为什么高压电缆的绝缘子是一节一节的？提示：为了使个高压电缆与钢塔或支持物之间获得良好绝缘，绝缘子或绝缘套管是一节一节的，这些绝缘子是用陶瓷质制成，比饭碗的瓷质还要细密。

它的表面涂了一层釉，使其光滑不易粘污。

但长期暴露在空气中，仍会积染灰尘污垢，而这些污垢是会导电的，造成一节一节的形状，就是为了增大漏电沿表面“爬过”的距离，因而增大了绝缘子的电阻，减小了漏电的危险。

2、实际上的变压器在工作中通常会有三种损耗，你知道是哪三种损耗吗？提示：高压器在工作时，实际上从副线圈输出的功率并不等于从原线圈输入的功率，而要有少量的功率损耗，功率损耗的形式有三种：（1）铜损：实际交压器的原副线圈都是用绝缘铜导线绕制的，虽然铜的电阻率很小，但铜导线还是有一定电阻的，因此在变压器工作时，线圈中就会有热量产生，导致能量损耗，这部分损耗叫做铜损。

【自主整理】1、变压器的实际损耗有那些？（1）同损：实际变压器的原副线圈都是用绝缘同导线绕制的，虽然同的电阻很小，但铜导线还是有一定的电阻，固CX，当变压器工作时线圈中就会有热量产生导致能量损耗，这种损耗叫铜损。

（2）铁损：变压器工作时，原副线圈中有交变电流通过，在铁心中产生交变磁通量铁心中就会因电磁感应产生涡流。

使铁心发热而导致能量损耗，这种在铁心中损失的能量叫铁损。

（3）磁损：变压器工作时，原副线圈产生的交变磁通量绝大数通过铁芯，但也有很少一部分磁通量从线圈匝与匝之间漏掉，即有漏磁，这就使得通过原副线圈的磁通量并不相等，这漏掉的磁通量会在周围空间形成电磁波而损失一部分能量，这种损耗叫磁损。

【高手笔记】1、理想变压器的规律：（1）理想变压器原副线圈电压关系：，若有多个副线圈，则有（2）功率关系：根据能量守恒有P 入与P出，I1U1=I2U2或I1U1=I2U2+I3U3+……（3）电流关系：电流关系是由功率关系决定的。

第6节变压器本节教材分析三维目标（一）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。

3. 知道变压器的三种决定关系，并会对变压器进行动态分析。

（二）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。

（三）情感、态度与价值观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。

教学难点知道变压器的三种决定关系，对变压器进行动态分析。

教学建议变压器在平时生活中比较常见，学生对变压器这一名词并不陌生，因此课外要求学生搜集各种变压器，了解变压器的基本作用，必然会引起学生对变压器的极大兴趣，激发出学生对变压器的好奇心和求知欲，增强了感性认识，使变压器教学更贴近学生的实际生活，体会到物理与生活的紧密联系，提高学习物理的兴趣。

引导学生自主搜集和整理学习材料，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。

新课导入设计导入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220V的电压，机床上的照明灯需要36V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。

导入二引入新课幻灯打出一组数据从以上表格可看到各类用电器额定工作电压往往不同，可我们国家民用统一供电均为220V，那这些元件是如何正常工作的呢？出示已拆录音机，指出变压器。

这就靠我们这节将要学习的变压器来实现升压、降压，从而使我们各类用电器在供电电压220V以下都能正常工作。

第六节 变压器[学习目标] 1.了解变压器的构造，知道什么是理想变压器.2.理解变压器的工作原理．(重点)3.通过实验探究，得到电压、电流与匝数的关系．(重点)4.能够利用变压比、变流比定性和定量分析有关变压器的实际问题．(难点)一、认识变压器1．用途：改变交流电压的设备．2．构造：变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成． (1)原线圈：跟电源相连的线圈(也叫初级线圈)． (2)副线圈：跟负载相连的线圈(也叫次级线圈)．3．原理：原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量不仅穿过原线圈，也穿过副线圈，所以在副线圈中产生感应电动势．如果在副线圈两端接入负载，负载中就会有交变电流．二、理想变压器原、副线圈基本量的关系 1．铜损和铁损(1)铜损：变压器的线圈有内阻，电流通过时发热所损失的能量．(2)铁损：铁芯在交变磁场中反复磁化，产生涡流，使铁芯发热所损失的能量． 2．理想变压器：忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失的变压器．3．电压与匝数关系：原、副线圈的电压之比等于这两个线圈的匝数之比，即U 1U 2＝n 1n 2. 4．功率关系：原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率．5．电流与匝数关系：原、副线圈中的电流跟它们的匝数成反比，即I 1I 2＝n 2n 1.6．两类变压器：n 2>n 1，能使电压升高的变压器叫作升压变压器；n 2<n 1，能使电压降低的变压器叫作降压变压器．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)我们所用的比较好的变压器就是理想变压器．(×) (2)理想变压器的输入功率和输出功率相等．(√)(3)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．(×) (4)变压器能改变所有电流的电压．(×)(5)我们可以根据变压器线圈导线的粗细判断其匝数的多少．(√) 2．(多选)理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有( ) A ．交流电的频率 B ．磁通量的变化率 C ．功率D ．交流电的峰值ABC [理想变压器没有漏磁，没有能量损失，所以原、副线圈中磁通量变化率相同，原、副线圈中功率相同，B 、C 正确；变压器能改变交流电的峰值但不改变交流电频率，A 正确，D 错误．]3．一台理想变压器的原线圈接220 V 正弦交流电压时，副线圈上仅接有阻值为10 Ω的电阻，电阻两端的电压为44 V ．若将副线圈的匝数增加100匝，则通过副线圈上此电阻的电流增加1.1 A ．由此可知该变压器原线圈的匝数为( )A ．200B ．2 000C ．50D ．500B [由题意知，当副线圈匝数增加100匝时，电阻上的电压U 2′＝U 2＋ΔIR ＝44 V ＋1.1×10 V＝55 V又由U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 2′＝n 1n 2＋100，可得，220 V 44 V ＝n 1n 2，220 V 55 V ＝n 1n 2＋100 解得n 1＝2 000，故B 正确．]对变压器原理的理解1.变压器的变压原理是电磁感应．如图所示，当原线圈上加交流电压U 1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、副线圈中都会产生感应电动势．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．2．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．3．能量转换方式为原线圈电能→磁场能→副线圈电能．【例1】 (多选)如图所示为汽油机中点火装置的示意图，它使用的是12 V 直流电源，在变压器的输出端却可得到高达10 000 V 的高压，开关是自动控制的，欲使副线圈两端得到一个高压，应使( )A ．开关总处于接通状态B ．开关在接通时断开C ．开关在断开时接通D ．开关总处于断开状态BC [欲使副线圈两端得到一个高压，必须使变压器铁芯中的磁通量发生变化，即原线圈中的电流必须发生变化，只有在开关闭合、断开瞬间原线圈中电流才有变化，故选B 、C.](1)变压器只对变化的电流起作用，对恒定电流不起作用．(2)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． (3)变压器不能改变交变电流的频率．(4)若直流电的电压是随时间变化的，也可以用变压器改变电压．1．如图所示，甲图中两导轨不平行，而乙图中两导轨平行，其余物理条件都相同，金属棒MN 正在导轨上向右做匀速运动，在金属棒运动过程中，将观察到( )甲 乙A ．L 1、L 2都发光，只是亮度不同B ．L 1、L 2都不发光C ．L 2发光，L 1不发光D ．L 1发光，L 2不发光D [甲图右侧线圈中感应电动势的大小时刻变化，在甲图的右侧线圈中形成变化的电流，能发生电磁感应，在左侧线圈和灯L 1中产生感应电流，灯L 1发光．乙图右侧线圈中感应电动势恒定不变．在乙图的右侧线圈中形成恒定不变的电流，不能在左侧线圈和灯L 2回路中产生感应电流，灯L 2不发光．正确选项为D.]理想变压器的规律1．电动势关系：由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的ΔΦΔt ，根据法拉第电磁感应定律有E 1＝n 1ΔΦΔt ，E 2＝n 2ΔΦΔt ，所以E 1E 2＝n 1n 2.2．电压关系：由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U 1＝E 1，副线圈两端的电压U 2＝E 2，所以U 1U 2＝n 1n 2.当有n 组线圈时，则有：U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3…3．功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，P 入＝P 出．4．电流关系：由功率关系，当只有一个副线圈时，I 1U 1＝I 2U 2，得I 1I 2＝U 2U 1＝n 2n 1.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＋…5．升压、降压变压器n 1<n 2 n 1>n 2升压变压器 降压变压器【例2】 如图所示，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(可视为理想的)的示数分别是 ( )A ．120 V,0.10 AB ．240 V,0.025 AC ．120 V,0.05 AD ．240 V,0.05 A思路点拨：解答本题时可按以下思路分析：D [由于灯泡正常发光，所以U 2＝12 V ， 根据U 1U 2＝n 1n 2解得U 1＝240 V ；两个灯泡均正常发光，I 2＝2P U 2＝1 A ， 根据I 1I 2＝n 2n 1解得I 1＝0.05 A ，故D 正确．]1．理想变压器不改变交变电流的周期和频率．2．(1)U 1U 2＝n 1n 2，无论副线圈一端是空载还是有负载，都是适用的． (2)输出电压U 2由输入电压U 1和原、副线圈的匝数比共同决定．由U 1U 2＝n 1n 2得，U 1n 1＝U 2n 2＝ΔΦΔt. (3)若变压器有多个副线圈，有U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3，…，即电压关系仍成立．训练角度1：理想变压器规律的应用2．某理想变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压的变化规律如图所示，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 VB ．原、副线圈中电流之比为55∶9C ．该理想变压器的输入、输出功率之比为55∶9D ．交流电源电压有效值为220 V ，频率为50 Hz D [由图象可知电源电压的有效值U 1＝U m2＝220 V ，频率f ＝1T＝50 Hz ，D 正确；输出电压的有效值U 2＝n 2n 1U 1＝36 V ，故输出电压的最大值U 2max ＝36 2 V ，A 错误；由于I 1I 2＝n 2n 1＝955，B错误；理想变压器的输入功率与输出功率相等，C 错误．]训练角度2：多个副线圈的理想变压器3．如图所示，理想变压器原线圈匝数为n 1＝1 000匝，两个副线圈匝数分别为n 2＝50匝和n 3＝100匝，L 1是“6 V 2 W”的灯泡，L 2是“12 V 4 W”的灯泡，当原线圈接正弦交变电流时，两灯泡均正常发光，那么原线圈中的电流为( )A.150 A B.130 A C.120A D.110A C [由电压关系U 1n 1＝U 2n 2＝U 3n 3解得U 1＝120 V ，原线圈的输入功率为P 入＝U 1I 1＝P L1＋P L2 解得I 1＝120 A ，C 正确．]理想变压器动态问题分析1．电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比(n 1n 2)一定时，输出电压U 2由输入电压U 1决定，即U 2＝n 2U 1n 1. 2．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，原线圈中的电流I 1由副线圈中的输出电流I 2决定，即I 1＝n 2I 2n 1. 3．负载制约：(1)变压器副线圈中的功率P 2由用户负载决定，P 2＝P 负1＋P 负2＋… (2)变压器副线圈中的电流I 2由用户负载及电压U 2确定，I 2＝P 2U 2； (3)总功率P 入＝P 2，即变压器的输入功率是由输出功率决定的．4．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，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R →I 2→P 2→P 1→I 1.(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n 1、n 2→U 2→I 2→P 2→P 1→I 1.【例3】 如图所示电路中，变压器为理想变压器，a 、b 接在电压有效值不变的交流电源两端，R 0为定值电阻，R 为滑动变阻器．现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置，观察到电流表A 1的示数增大了0.2 A ，电流表A 2的示数增大了0.8 A ，则下列说法正确的是( )A ．电压表V 1示数增大B ．电压表V 2、V 3示数均增大C ．该变压器起升压作用D ．变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动思路点拨：①原副线圈两端电压是否变化？②A 2增大，说明电阻如何变化？③由n 1n 2＝I 2I 1＝I ′2I ′1得n 1n 2＝ΔI 2ΔI 1，求n 1n 2.④V 3示数的变化根据U 3＝U 2－I 2·R 0判断． D [电压表V 1的示数和a 、b 间电压的有效值相同，滑片滑动时V 1示数不变，选项A 错误；电压表V 2测量的电压为副线圈两端的电压，原、副线圈匝数不变，输入电压不变，故V 2示数不变，V 3示数为V 2示数减去R 0两端电压，副线圈中电流增大，易知R 0两端电压升高，故V 3示数减小，选项B 错误；理想变压器U 1I 1＝U 2I 2，则U 1ΔI 1＝U 2ΔI 2，ΔI 2>ΔI 1，故U 2<U 1，变压器为降压变压器，选项C 错误；因I 2增大，故知R 减小，变阻器滑片是沿c →d 的方向滑动，选项D 正确．]理想变压器动态问题的处理方法(1)首先抓住三个制约关系：输入电压U 1决定输出电压U 2；输出电流I 2决定输入电流I 1；输出功率P 2决定输入功率P 1.(2)把副线圈当作电源，研究副线圈电路电阻变化．(3)根据闭合电路的欧姆定律，判定副线圈电流的变化、功率的变化．训练角度1：负载变化引起的电路变化分析4．(多选)如图所示，理想变压器原线圈接一交流电源，副线圈回路中有一定值电阻R 和两个小灯泡L 1、L 2，最初开关S 是断开的，现闭合开关S ，则( )A ．副线圈两端电压不变B ．灯泡L 1变亮C ．电流表A 1示数变大D ．电阻R 中的电流变小AC [闭合开关S ，副线圈两端电压不变，选项A 正确；副线圈输出电流增大，电阻R 中的电流变大，灯泡L 1两端电压降低，灯泡L 1变暗，选项B 、D 错误；电流表A 1示数变大，选项C 正确．]训练角度2：原副线圈匝数比变化引起的电路动态问题5．理想变压器原线圈接如图甲所示的正弦交变电压，变压器原线圈匝数n 1＝270匝，P 是副线圈上的滑片，当P 处于图乙所示位置时，副线圈连入电路的匝数n 2＝135匝，电容器C 恰好不被击穿，灯泡L 恰能正常发光，R 是滑动变阻器．以下判断正确的是( )甲 乙A ．若向下移动P ，电容器的电荷量增加B ．若保持P 不动，向下移动R 的滑片，灯泡变暗C ．若保持R 的滑片不动，向下移动P ，灯泡变亮D ．电容器的击穿电压为11 2 V D [原线圈输入电压的有效值U 1＝U m2＝22 V ，当P 位于题图乙所示位置，副线圈电压的有效值为U 2＝n 2n 1U 1＝11 V ，电容器C 恰好不被击穿，若向下移动P ，电容器C 两端的电压减小，有Q ＝CU 可知，电容器所带的电荷量减小，故A 错误；若保持P 不动，向下移动R 的滑片，R 接入电路的电阻减小，流过灯泡的电流增大，灯泡变亮，故B 错误；若保持R 的滑片不动，向下移动P ，则副线圈的电压变小，灯泡变暗，故C 错误；电容器击穿电压的最大值U ′m ＝2U 1＝11 2 V ，故D 正确．]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∶1D ．正常工作时，原、副线圈的输入、输出功率之比为1∶1BD [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．]2.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n 1∶n 2＝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A 1的示数是12 mA ，则电流表A 2的示数为( )A ．3 mAB ．0C ．48 mAD ．与负载R 的值有关B [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n 1中通过的是恒定电流，不能引起穿过线圈n 2的磁通量变化，在副线圈n 2上无感应电动势出现，所以A 2中无电流通过．]3．如图为一与电源相接的理想变压器，原线圈中的电流是I 1，副线圈中的电流是I 2，当副线圈中的负载电阻变小时 ( )A ．I 2变小，I 1变小B ．I 2变小，I 1增大C ．I 2增大，I 1增大D ．I 2增大，I 1变小C [因为匝数不变，所以副线圈电压不变，当电阻变小时，根据公式I 2＝U 2R，I 2增大，又因为I 2I 1＝n 1n 2，n 1n 2不变，当I 2增大时，I 1也增大，所以C 正确．]4．(多选)如图甲所示的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R ＝55 Ω，A 、V 为理想电流表和电压表，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V ，下列表述正确的是( )甲 乙A ．电流表的示数为2 AB ．原、副线圈匝数比为1∶2C ．电压表的示数为电压的有效值D ．原线圈中交变电压的频率为50 HzACD [由题意可知原线圈电压为220 V ，副线圈电压为110 V ，U 1U 2＝n 1n 2＝21，故B 选项错误；由图乙可知原线圈中的电压频率为50 Hz ，D 选项正确；由副线圈电路可求得电流为2 A ，故A 选项正确．]。