【配套K12】2017_2018学年高中物理第二章交变电流第6节变压器学案粤教版选修3_2

第六节 变压器（二）【自主学习】一、 学习目标1. 熟练掌握理想变压器的电压、电流和功率的相互制约关系2. 会处理变压器的动态分析问题3. 会分析带多个副线圈的理想变压器二、 重点难点1. 理想变压器的电压、电流和功率的相互制约关系三、自主学习（阅读《金版学案》P54－55考点3、4）1．推导理想变压器电压与匝数的关系(多个副线圈时)2．推导理想变压器电流与匝数的关系(多个副线圈时)四、 要点透析 问题一 理想变压器的制约关系和动态分析1．物理量之间的制约关系当理想变压器的匝数比不变时，如图所示各量相互关系如下：(1)输入电压U 1决定输出电压U 2，因而U 2＝n 2n 1U 1. (2)输出电流I 2决定输入电流I 1，在输入电压一定的情况下，输出电压U 2也被完全确定，当负载电阻R 增大时，I 2减小，则I 1相应减小；当负载电阻R 减小时，I 2增大，则I 1相应增大，因此在使用变压器时，不能使变压器次级线圈短路．(3)输出功率P 2决定输入功率P 1，理想变压器的输入功率与输出功率相等，即P 1＝P 2.先学案2．理想变压器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→I2→P2→P1→I1.(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n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1.【课前自测】1．(双选)理想变压器,给负载Ｒ供电,用下列哪些方法可增加变压器的输出功率( ) A．减少副线圈的匝数 B．增加原线圈的匝数C．减少负载电阻Ｒ的值 D．提高加在原线圈两端的电压2．(双选)如图所示为一理想变压器，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑片，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将减小B．保持U1不变，K合在a处，使P上滑，I1将增大C．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D．保持P的位置不变，K合在a处，若U1增大，I1将增大【巩固拓展】课本作业P５９练习4、53．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 HzB．原线圈输入电压的最大值为200 2 VC．电阻R2的电功率约为6.67 WD．通过R3的电流始终为零4．如下图所示，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检测案第六节变压器（二）班级姓名学号成绩●【课堂检测】1. (双选)为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S闭合后( )A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变2．如图所示，一台理想变压器有两个副线圈，已知12 V的副线圈输出电流是4.17A，匝数是30匝；127 V的副线圈输出电流是0.63 A，那么：(1)127 V的副线圈匝数是多少？原线圈的匝数是多少？(2)原线圈的输入功率是多少？(3)原线圈的输入电流是多少？●【研讨结论】1．分析理想变压器电压、电流、电功率的制约关系和动态问题的方法2．解答有多个副线圈变压器问题的两条主线课堂训练案第六节变压器（二）班级姓名学号成绩●【当堂训练】1. （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。

6．变压器主 预 习·探 新 知][知识梳理]一、变压器的结构与原理 1．变压器的结构变压器由闭合铁芯和绕在铁芯上的线圈组成，变压器的模型与符号如图2­6­1所示．图2­6­1(1)原线圈：与电源相连接的线圈，也叫初级线圈． (2)副线圈：与负载相连接的线圈，也叫次级线圈．2．变压器的原理：当变压器的原线圈加上交变电压时，原线圈中的交变电流在铁芯中激发交变的磁通量，交变的磁通量穿过原线圈也穿过副线圈，在原、副线圈中产生感应电动势．3．能量传递电能从原线圈通过磁场传输给副线圈． 二、理想变压器的原副线圈中物理量之间的关系1．电压关系：理想变压器的电压跟它们的匝数成正比．公式：U 1U 2＝n 1n 2. 当n 1>n 2时，则有U 1>U 2，叫降压变压器． 当n 1<n 2时，则有U 1<U 2，叫升压变压器． 2．电流关系(1)输入功率与输出功率的关系：对于理想变压器，则U 1I 1＝U 2I 2，即P 入＝P 出． (2)电流与匝数的关系：I 2I 1＝n 1n 2.三、电压互感器和电流互感器1．电压互感器用来把高电压变成低电压．副线圈比原线圈匝数少，如图2­6­2甲所示，根据已知的变压比可以计算出原线路中的电压．2．电流互感器用来把大电流变成小电流，副线圈比原线圈匝数多，如图2­6­2乙，根据已知的变流比可以计算出原线路中的电流．甲乙图2­6­23．两种互感器的比较(1)两种互感器的连接方式：电压互感器原线圈并联在被测的高压线路上，电流互感器原线圈串联在被测的电路中．(2)两种互感器的特点：电压互感器是一种降压变压器，原线圈匝数多，电流互感器是一种升压变压器，副线圈匝数多．(3)使用互感器时，一定要将互感器的外壳和副线圈接地．此外，电流互感器在使用时绝对不允许副线圈开路．[基础自测]1．思考判断(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．(√)(2)学校中用的变压器工作时没有能量损失．(×)(3)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率．(×)(4)电压互感器是一种降压变压器．(√)(5)电压互感器的原线圈应串联在被测电路中．(×)(6)在使用互感器时，互感器的外壳和副线圈应接地．(√)2．一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( )【导学号：24622075】A．200 B．400C．1 600 D．3 200B [根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系U 1U 2＝n 1n 2，得n 2＝n 1U 2U 1＝800×110220＝400，选项B 正确．]3．在变电所，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，使用的仪器是电流互感器．下图中，能正确反映其工作原理的是( )A [电流互感器应是测电流的，应串联在火线上，故C 、D 选项错误；同时，由I 1n 1＝I 2n 2知要使I 2<I 1，须n 2>n 1，故A 选项正确，B 选项错误．][合 作 探 究·攻 重 难]当变压器原、副线圈的匝数比n 1n 2一定时，输入电压U 1决定输出电压U 2，即U 2＝n 2U 1n 1. 2．功率制约P 出决定P 入，P 出增大，P 入增大 ；P 出减小，P 入减小；P 出为0，P 入为0.3．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，副线圈中的输出电流I 2决定原线圈中的电流I 1，即I 1＝n 2I 2n 1.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压在220 V 的正弦交流电源上，如图2­6­3所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )图2­6­3A ．U ＝66 V ，k ＝19B ．U ＝22 V ，k ＝19C ．U ＝66 V ，k ＝13D ．U ＝22 V ，k ＝13思路点拨：解答本题应注意以下两点：①变压器的输入电压不等于电源电压220 V ．②原、副线圈中的电阻相同．A [设原、副线圈中的电流分别为I 1、I 2，则I 1I 2＝n 2n 1＝13，故k ＝I 21RI 22R ＝19.设原线圈两端的电压为U 1，则U 1U ＝n 1n 2＝31，故U 1＝3U ，而原线圈回路中电阻分担的电压为13U ，故U3＋3U ＝220 V ，解得U ＝66 V ．选项A 正确．]公式U 1U 2＝n 1n 2及I 1I 2＝n 2n 1中的电压和电流一般指有效值，但也可以是最大值，但必须要对应.[针对训练]1．如图2­6­4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”字样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(可视为理想电表)的示数分别是( )图2­6­4A ．120 V,0.10 AB ．240 V,0.025 AC ．120 V,0.05 AD ．240 V,0.05 AD [灯泡正常工作，副线圈两端的电压U 2＝12 V ，副线圈中的电流I 2＝2×612 A ＝1 A ，根据匝数比得原线圈中的电流I 1＝120I 2＝0.05 A ，原线圈两端的电压U 1＝20U 2＝240 V ，选项D 正确．]2．用220 V 的正弦交流电通过理想变压器对一负载供电，变压器输出电压是110 V ，通过负载的电流图像如图2­6­5所示，则 ( )图2­6­5A ．变压器输入功率约为3.9 WB ．输出电压的最大值是110 VC ．变压器原、副线圈匝数比是1∶2D ．负载电流的函数表达式i ＝0.05sin ⎝⎛⎭⎪⎫100πt ＋π2 A A [根据理想变压器的输入功率等于输出功率，则P 入＝P 出＝P 负＝110×0.052 W≈3.9 W，故A 选项正确；由于题干中变压器输出电压的数值是有效值，则变压器的输出电压的最大值应是110 2 V ，故B 选项错误；根据理想变压器的变压比关系式U 1U 2＝n 1n 2可得，变压器原副线圈匝数比n 1n 2＝U 1U 2＝21，故C 选项错误；根据题图可得，负载电流的函数表达式为i ＝I m sin ⎝⎛⎭⎪⎫2πT t ＋0，解得i ＝0.05sin 100πt A ．故D 选项错误．]要遵循电路规律．首先确定是哪些量在变，哪些量不变，然后根据相应的规律判断，具体问题具体分析．一般分为以下两种情况：(1)原、副线圈匝数比n 1n 2不变．分析原、副线圈的电压U 1、U 2，电流I 1、I 2，输出和输入功率P 2、P 1随负载电阻变化而变化的情况．将变压器接到交流电源上，原线圈的输入电压为U 1，副线圈两端电压U 2⎝ ⎛⎭⎪⎫U 2＝n 2n 1U 1为定值，流过副线圈的电流I 2⎝⎛⎭⎪⎫I 2＝U 2R 随负载电阻的减小而增大，变压器输出功率P 2(P 2＝U 2I 2)也随着增大，不计变压器损失的能量，则变压器输入功率P 1(P 1＝P 2)也增大，流过原线圈的电流I 1⎝⎛⎭⎪⎫I 1＝P 1U1也增大．进行动态分析的顺序是U 1→U 2＝n 2n 1U 1→I 2＝U 2R →P 2＝I 2U 2――――→能量守恒P 1＝P 2→I 1＝P 1U 1. (2)负载不变．上述物理量随原、副线圈匝数比的变化而变化的情况．一般情况下，如果原线圈输入电压U 1和匝数n 1不变，当副线圈匝数n 2增大时，副线圈两端电压U 2⎝⎛⎭⎪⎫U 2＝n 2n 1U 1增大，流过副线圈的电流I 2⎝⎛⎭⎪⎫I 2＝U 2R增大，变压器输出功率P 2(P 2＝U 2I 2)增大，则变压器的输入功率P 1增大，流过原线圈的电流I 1增大，反之，变化情况则相反．(多选)如图2­6­6所示，理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表，副线圈匝数可以通过滑动触头Q 来调节，在副线圈两端连接了定值电阻R 0和滑动变阻器R ，P 为滑动变阻器的滑片．在原线圈上加一电压为U 的正弦交流电，则( )图2­6­6A ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变大B ．保持Q 的位置不动，将P 向上滑动时，电流表读数变小C ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变大D ．保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，电流表读数变小思路点拨：①保持Q 的位置不动，则原、副线圈匝数比不变．②保持P 的位置不动，则负载电阻不变．BC [保持Q 的位置不动，则U 2不变，将P 向上滑动时，R 接入电路的电阻变大，根据I 2＝U 2R 0＋R 知，I 2变小，由I 1I 2＝n 2n 1得I 1也变小，即电流表读数变小，选项A 错误，选项B 正确；保持P 的位置不动，将Q 向上滑动时，U 2变大，则根据P 2＝U 22R 0＋R知副线圈输出功率变大，由P 1＝P 2知，变压器原线圈输入功率P 1变大，而P 1＝I 1U ，输入电压U 一定，I 1变大，即电流表读数变大，选项C 正确，选项D 错误．]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 出→P 入→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 出→P 入→I 1.[针对训练]3.如图2­6­7所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L 供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则( )图2­6­7A ．小灯泡变亮B ．小灯泡变暗C ．原、副线圈两端电压的比值不变D ．通过原、副线圈电流的比值不变B [由于家庭电路上理想变压器为降压变压器，故n 1>n 2，当原、副线圈减少相同的匝数时，其变压比n 1′n 2′变大，根据U 1U 2＝n 1′n 2′，U 1一定，U 2变小，故小灯泡变暗，选项A 错误，选项B 正确；由U 1U 2＝n 1′n 2′知，原、副线圈电压的比值变大，选项C 错误；根据I 1I 2＝n 2′n 1′，则通过原、副线圈电流的比值变化，选项D 错误．]4．(多选)如图2­6­8所示为一理想变压器．S 为单刀双掷开关，P 为滑动变阻器的滑片，U 1为变压器原线圈两端的电压，I 1为原线圈中的电流，则( )图2­6­8A ．保持U 1及P 的位置不变，S 由a 合到b 上时，I 1将减小B ．保持P 的位置及U 1不变，S 由b 合到a 上时，R 消耗的功率减小C ．保持U 1不变，S 合在a 处，使P 上滑，I 1将增大D ．保持P 的位置不变，S 合在a 处，若U 1增大，I 2增大BD [S 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 项错误；同理S 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．]铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图2­6­9所示．图2­6­92．互感器交流电压表和电流表都有一定的量度范围，不能直接测量高电压和大电流．互感器是利用变压器的原理来测量高电压或大电流的仪器．(多选)如图2­6­10所示，L1和L2是远距离输电的两根高压线，在靠近用户端的某处用电压互感器和电流互感器监测输电参数，在用电高峰期，用户接入电路的用电器逐渐增多的时候( )图2­6­10A．甲电表的示数变小B．甲电表的示数变大C．乙电表的示数变小D．乙电表的示数变大AD[由图可知：甲是电压表，乙是电流表，所以甲是电压互感器，乙是电流互感器；在用电高峰期，用户接入电路的用电器逐渐增多的时候，副线圈总电阻变小，副线圈总电流变大，所以输电导线电流变大，输电导线电阻R不变，由U＝IR可知，电压损失变大，根据高压线上输出电压变小，根据匝数比等于电压之比，所以甲电表的示数变小，故A正确，B 错误；输电导线电流变大，所以乙电表的示数变大，故C错误，D正确．](1)电压互感器应并联接入电路；电流互感器应串联接入电路．(2)电压互感器是把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2.(3)电流互感器是把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2.[针对训练]5．(多选)图2­6­11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( )甲 乙图2­6­11A ．线圈匝数n 1<n 2，n 3<n 4B ．线圈匝数n 1>n 2，n 3>n 4C ．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CD [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，n 1>n 2，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，n 3<n 4，题图乙中的电表为电流表，故选项C 、D 正确．]6．一自耦变压器如图2­6­12所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a 、b 间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c 、d 间作为副线圈，在a 、b 间输入电压为U 1的交变电流时，c 、d 间的输出电压为U 2，在将滑动触头从M 点顺时针转到N 点的过程中( )图2­6­12A ．U 2>U 1，U 2降低B ．U 2>U 1，U 2升高C ．U 2<U 1，U 2降低D ．U 2<U 1，U 2升高C [由U 1U 2＝n 1n 2，n 1>n 2知U 2<U 1；滑动触头从M 点顺时针旋转至N 点过程，n 2减小，则U 2降低，C 项正确．][当 堂 达 标·固 双 基]1．(多选)关于理想变压器，下列说法正确的是( ) A ．变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压 B ．实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器C ．理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的频率D ．输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能ABD [易知A 、B 正确；理想变压器无能量损耗，改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率，C 错误；变压器工作的原理是互感现象，输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能，D 正确．]2．对理想变压器可作出的判断是( ) A ．高压线圈匝数多、电流大、导线粗 B ．低压线圈匝数少、电流小、导线细 C ．高压线圈匝数多、电流大、导线细 D ．低压线圈匝数少、电流大、导线粗D [理想变压器中有U 1I 1＝U 2I 2且有I 1I 2＝n 2n 1，变压器电压较高的一边电流小，匝数多，导线细；则电压较低的一边电流大，匝数少，导线粗．]3．如图2­6­13所示，理想变压器原线圈输入电压u ＝U m sin ωt ，副线圈电路中R 0为定值电阻，R 是滑动变阻器.和是理想交流电压表，示数分别用U 1和U 2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I 1和I 2表示．下列说法正确的是 ( )【导学号：24622076】图2­6­13A ．I 1和I 2表示电流的平均值B ．U 1和U 2表示电压的最大值C ．滑片P 向下滑动过程中，U 2不变、I 1变大D ．滑片P 向下滑动过程中，U 2变小、I 2变大C [电路中的电压表和电流表表示的都是有效值，选项A 、B 错误；滑片P 向下滑动过程中，接入电路中的电阻变小，U 2不变、I 1变大，故C 正确，D 错误．]4．(多选)如图2­6­14(a)中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1，R T 为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R 1为定值电阻，电压表和电流表均为理想交流电表．原线圈所接电压u 随时间t 按正弦规律变化，如图2­6­14(b)所示．下列说法正确的是 ( )(a) (b)图2­6­14A ．变压器输入、输出功率之比为4∶1小中高 精品 教案 试卷制作不易 推荐下载 11 B ．变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4C ．u 随t 变化的规律为u ＝51sin 50πt VD ．若热敏电阻R T 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大BD [由题意知，变压器是理想变压器，故变压器输入、输出功率之比为1∶1，故A 错误；变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比，即I 1I 2＝n 2n 1＝14，故选项B 正确；由题图(b)可知交流电压最大值U m ＝51 V ，周期T ＝0.02 s ，可由周期求出角速度的值为ω＝100π rad/s ，则可得交流电压u 随t 变化的规律为u ＝51sin 100πt V ，故选项C 错误；R T 温度升高时，阻值减小，电流表的示数变大，电压表示数不变，故选项D 正确．]。

第六节 变压器（一）【自主学习】一、 学习目标1. 能说出变压器的构造2. 知道互感现象，理解变压器的原理3. 掌握理想变压器的电压关系、电流关系和功率关系二、 重点难点1. 理想变压器的电压关系、电流关系和功率关系2. 变压器的原理三、 自主学习（阅读课本P56-58页，《金版学案》P54考点1、2）1．变压器的原理(1)用途：改变 电压的设备． (2)构造：变压器是由 铁芯和绕在铁芯上的 组成．一个线圈与交流电源连接，叫做 ，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫做 ，也叫次级线圈．如图所示．(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 ，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．理想变压器原、副线圈基本量的关系(1)理想变压器：忽略原、副线圈的 和各种电磁能量损失的变压器．(2)电压与匝数关系：原、副线圈的电压之比等于这两个线圈的 ，即U 1U 2＝n 1n 2. (3)功率关系：原线圈的输入功率 副线圈的输出功率．(4)电流与匝数关系：原、副线圈中的电流跟它们的匝数 ，即I 1I 2＝n 2n 1. (5)两类变压器：n 2>n 1，能使电压升高的变压器叫做 变压器；n 2<n 1，能使电压降低的变压器叫做 变压器．四、 要点透析 问题一 理想变压器的原理和规律先学案1．理想变压器的特点(1)铁芯封闭性好，无漏磁现象．每匝线圈中所产生感应电动势相等．(2)不计铜损．(3)不计铁损．2．变压器的工作原理变压器的工作原理是电磁感应原理，当原线圈加上交变电流时，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势．如果副线圈是闭合的，则副线圈中将有交变的感应电流，其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能．3．理想变压器原、副线圈物理量之间的关系4. 特别提醒1．由U 1U 2＝n 1n 2，当n 1>n 2时为降压变压器，当n 1<n 2时为升压变压器． 2．对公式U 1U 2＝n 1n 2，无论副线圈一端是空载还是负载都适用，当有多个副线圈时，电流与匝数成反比这一结论不成立．3．变压器与变阻器不同．变压器的工作原理是电磁感应，应接交流，能使交流电压升高或降低．滑动变阻器的工作原理是串联电阻分压，可接交流或直流，但只能使电压降低．【课前自测】1． 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2．（双选）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（）A．交变电流的频率 B。

2017-２01８高中物理第二章交变电流第六节变压器学案粤教版选修3-２编辑整理：尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(2017-2018高中物理第二章交变电流第六节变压器学案粤教版选修3-2）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉,前进的动力。

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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!。

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【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：2121n n u u =，若有多个副线圈，则有 (3)32211n u n u n u == （2）功率关系：根据能量守恒有P 入与P 出，I 1U 1=I 2U 2或I 1U 1=I 2U 2+I 3U 3+……（3） 电流关系：电流关系是由功率关系决定的。

第六节 变压器用．一、变压器 1．概念及结构变压器是改变交流电电压的设备．由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，其中跟电源连接的线圈，叫原线圈；跟负载连接的线圈，叫副线圈．2．工作原理变压器工作的基础是互感现象，原线圈中的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量既穿过副线圈，也穿过原线圈，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．预习交流1变压器能改变恒定电流的电压吗？ 答案：不能． 二、理想变压器 1．概念对于忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损耗的变压器，叫理想变压器． 2．电压、电流与线圈匝数的关系原、副线圈两端的电压之比等于两个线圈的匝数之比，公式表示为U 1U 2＝n 1n 2，当n 2＞n 1时，U 2＞U 1，这种变压器叫升压变压器；当n 2＜n 1时，U 2＜U 1，这种变压器叫降压变压器．只有一个副线圈时，原、副线圈中的电流跟它们的匝数成反比，关系式是I 1I 2＝n 2n 1．预习交流2一个变压器原线圈匝数为1 100匝，接在220 V 的交流电源上，若要得到6 V 的输出电压，则副线圈的匝数应为多少？答案：30匝根据U 1U 2＝n 1n 2得n 2＝U 2U 1n 1＝6220×1 100匝＝30匝．一、变压器的工作原理1．把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上．接通电源，我们会看到小灯泡发光，结合实验现象思考以下问题：（1）变压器的原、副线圈没有连在一起，探究分析原线圈中的电流是如何“流到”副线圈中去的．答案：变压器的原、副线圈虽然都套在同一个铁芯上，但两线圈是彼此绝缘的，原线圈是利用了互感现象在副线圈中感应出电流的，并不是原线圈的电流直接流到副线圈中去．（2）探究变压器中闭合铁芯的作用是什么．答案：变压器的铁芯为闭合铁芯，形成一个闭合磁路，使原线圈中的磁通量变化与副线圈中的磁通量变化基本相同．（3）变压器的闭合铁芯一般是用硅钢片压合而成的，试分析这样做有什么用意．答案：变压器的闭合铁芯用硅钢片压合而成，这样有利于减小闭合铁芯中的涡流，从而减少了电能的损失．2．原、副线圈间没有用导线连接，是靠线圈中的磁通量变化来传输功率的，请思考讨论能量在传输过程中是否会有损失．答案：会有损失．一方面，磁感线不会完全集中在铁芯中，有漏磁情况，靠磁通量变化传输能量有损失；另一方面磁通量的变化会在铁芯中产生涡流损失；再一方面，在线圈和导线上也会有热量损失．如图所示为汽油机中点火装置示意图，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，如果我们在副线圈两端要得到一个高压，应该（）．A．开关总处于接通状态B．开关由接通时断开C．开关由断开时接通D．开关总处于断开状态答案：BC解析：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，只有当开关闭合、断开的瞬间原线圈中的电流才有变化．故选B、C．1．变压器的变压原理是电磁感应．当原线圈上加交流电压U1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、副线圈中都要产生感应电动势．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的磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势．2．能量转换：变压器原、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，其能量转换方式为：原线圈电能→磁场能→副线圈电能．3．变压器是依据电磁感应工作的，因此只能在交流电路中工作．二、理想变压器的工作规律1．理想变压器的“理想”是什么意思呢？答案：（1）原、副线圈的绕线的电阻为零，电流通过时不因发热损失电能．（2）原、副线圈的电流产生的磁场均约束在闭合铁芯内，没有因“漏磁”而损耗电能． （3）闭合铁芯中的涡流为零，没有因涡流造成的电能损失．总之，理想变压器把原线圈的输入功率等大地通过副线圈又输送出来，即P 入＝P 出． 2．若副线圈有多个线圈，分析原、副线圈中U 1U 2＝n 1n 2的关系是否还成立．答案：成立．当副线圈有多个线圈时，原、副线圈中磁通量的变化率ΔΦΔt始终相同，由U 1＝n 1ΔΦΔt ，U 2＝n 2ΔΦΔt 可得U 1U 2＝n 1n 2．其实，绕在同一铁芯上的任意两个线圈两端的电压都与匝数成正比．3．若副线圈有多个线圈，分析原、副线圈中I 1I 2＝n 2n 1是否还成立．答案：不成立．当副线圈有多个线圈时U 1I 1＞U 2I 2，所以I 1I 2＞U 2U 1＝n 2n 1．因此I 1I 2≠n 2n 1． 4．思考讨论升压变压器原、副线圈各有什么特点．答案：由U 1U 2＝n 1n 2知，升压变压器的副线圈匝数比原线圈多，而I 1I 2＝n 2n 1，原线圈电流较大，因此副线圈的导线细些，而原线圈的导线粗些．如图所示，理想变压器三个线圈的匝数之比为n 1∶n 2∶n 3＝10∶5∶1，其中n 1作为原线圈接到220 V 的交流电源上，两个副线圈n 2和n 3分别与电阻R 2、R 3组成闭合电路．已知通过电阻R 3的电流I 3＝2 A ，电阻R 2＝110 Ω，求通过电阻R 2的电流和通过原线圈的电流．答案：1 A 0.7 A解析：闭合铁芯中磁通量的变化率处处相同，对绕在同一铁芯上的线圈来说，每一匝产生的电动势相同，所以有U 1∶U 2∶U 3＝n 1∶n 2∶n 3．根据功率关系P 1＝P 2＋P 3则得U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3，由此可见I 1/I 2并不等于n 1/n 2．根据电压比的关系，得U 2＝n 2n 1U 1＝110 V ， 通过R 2的电流I 2＝U 2/R 2＝1 A ，根据功率关系有I 1U 1＝I 2U 2＋I 3U 3，且U 3＝n 3n 1U 1＝22 V ，则有I 1＝I 2U 2＋I 3U 3U 1＝0.7 A ．1．基本关系：（1）功率关系：P 入＝P 出，只有一个副线圈P 1＝P 2，存在多个副线圈时，P 1＝P 2＋P 3＋… （2）电压关系：U 1∶U 2∶U 3∶…＝n 1∶n 2∶n 3∶… （3）电流关系：由功率关系，当只有一组副线圈时，U 1I 1＝U 2I 2得I 2I 1＝U 1U 2＝n 2n 1当有几组副线圈时U 1I 1＝U 2I 2＋U 3I 3＋… 结合电压匝数关系知I 1n 1＝I 2n 2＋I 3n 3＋… 2．交变电流的频率不变．3．输出功率决定输入功率，输出电流决定输入电流，输入电压决定输出电压．1．在正常工作的理想变压器的原、副线圈中，数值上不一定相等的物理量为（ ）．A ．交流电的频率B ．电压的最大值C ．电流的有效值D ．电功率 答案：BC解析：变压器不改变交流电的频率；理想变压器的输入功率等于输出功率；端电压的最大值与匝数有关，只有原、副线圈匝数比为1∶1时，电压最大值才相等；电流的有效值与电压及电路电阻有关．2．关于变压器的说法，正确的是（ ）． A ．高压线圈匝数多、电流大、导线粗 B ．低压线圈匝数少、电流小、导线细 C ．高压线圈匝数多、电流大、导线细 D ．低压线圈匝数少、电流大、导线粗 答案：D解析：高压线圈的匝数较低压线圈的匝数多，但两边的输入功率和输出功率相等，电压和匝数成正比，则高压线圈端的电压高、匝数多、电流较小．由电阻定律R ＝ρLS和欧姆定律I ＝U R知，通过导线的电流小，则导线的横截面积应较小，导线细．高压线圈匝数多、电流小、导线细；低压线圈匝数少、电流大、导线粗，所以D 项正确．3．理想变压器的原、副线圈匝数之比为1∶15，当原线圈接在6 V 的蓄电池两端以后，副线圈的输出电压为（ ）．A ．90 VB ．6 VC ．0.4 VD ．0 答案：D解析：变压器不能改变恒定电流． 4．（2011·苏州高二检测）某变压器原、副线圈匝数比为55∶9，原线圈所接电源电压按图所示规律变化，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 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 ．交流电源有效值为220 V ，频率为50 Hz 答案：D解析：由图可见原线圈（即交流电源）电压的最大值、周期分别为220 2 V 和2×10－2s ，易得电压的有效值及其频率为220 V 、50 Hz ，故知选项D 正确．由U 1U 2＝n 1n 2可得输出电压有效值，U 2＝U 1n 2n 1＝36 V ．由I 1I 2＝n 2n 1得I 1I 2＝955．故知选项A 、B 均错．由P 入＝P 出得P 1P 2＝1．故知C 选项也不正确，所以本题正确选项为D ．5．如图所示的理想变压器，它的初级线圈接在交流电源上，次级线圈接一个标有“12 V 100 W”的灯泡，已知变压器初、次级线圈的匝数比为18∶1，那么小灯泡正常工作时，图中的电压表的读数为______V ，电流表的读数为________A ．答案：216 0.46解析：两电表的读数均为初级线圈的电压和电流的有效值．由公式U 1U 2＝n 1n 2得U 1＝n 1n 2U 2＝18×12 V＝216 V由公式I 1I 2＝n 2n 1得I 1＝n 2n 1I 2＝118×10012A ＝0.46 A ．。