1、（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。生：灯泡亮了。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？生1：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。生2：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
2、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。在输入电压一定时，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压也不一样，变压器由此得名。那么，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。实验：目的：探究变压器线圈两端
3、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。U16V实验次数123456原线圈匝数n1n1n2副线圈匝数n22 n12 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
4、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电压与匝数的关系从实验中可以发现什么规律？原、副线圈两端的电压之比等于两个线圈的匝数之比。写出数学表达式。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
5、，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。那么两种变压器的匝数关系如何？升压变压器，n2n1，降压变压器，n2n1。两种变压器原副线圈电流的大小关系如何？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
6、原线圈导线粗一些。课后请大家阅读教材47页“科学漫步”，了解互感器的工作原理和应用。（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。有P输出=P输入 （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 （ ）A交流的频率 B电流的有效值C电功率 D磁通量变化率解析：变压器可以改变原副线圈中的电流，因此原副线圈中的电流不一定有相同有效值，所以选B.由于穿过原线圈的磁通量全部穿过副线圈，因而原副线圈的磁通量变
7、化率相同，D错.变压器的工作基础是电磁感应，副线圈中感应的交流频率与原线圈交流频率是相同的，A错.理想变压器原线圈输入功率等于副线圈输出功率，因此C错.答案：B点评：变压器工作时，原副线圈电压和电流不一定相同，但对理想变压器来说，原副线圈一定相同的量有（1）电功率，（2）磁通量变化率，（3）交流的频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 （ ）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
8、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K由a合到b时，n1变小，而得I1=I2由I2=，U2=U1所以I1=U1，n2和R不变，n1减小时I1增大，所以A对。K由b合到a时，P2=，而U2=U1，所以P2=.U1、n2和R不变，n1增大时P2减小，所以B对。P上滑时，R增大，由前I1=，U1、n1和n2不变，R增大时，I1减小，所以C错。U1增大时，由前I1=，n1、n2和R不变，U1增大时，I1增大，所以D对。所以应选A、B、D。ABD处理这类问题的关键是要分清变量与不变量，弄清理想变压器中各量间的联系和制约关系，在理想变压器中，U2由U1和匝数比决定；I2由U
9、2和负载电阻决定；I1由I2和匝数比决定【例3】如图所示，接于理想变压器的四个灯泡规格相同，且全部正常发光，求三个线圈的匝数比n1n2n3.由于四个规格相同的灯泡都正常发光，所以三个线圈中的电流均相同，即I1=I2=I3=I.设n1、n2、n3三个线圈两端的电压分别为：U1、U2、U3，接在原线圈中灯泡两端的电压为U0，则有：U0=U3=，所以，即设电源电压为U，则有U=U0+U1根据理想变压器输入功率等于输出功率，则有：UI=U0I+U2I+U3I，即UI=4U3I所以U=4U3，U1=U-U0=3U3即因此三个线圈的匝数比n1n2n3=321.对理想变压器来说，变压公式和输入功率等于输出功
10、率是普遍适用的规律，对于有几个副线圈的理想变压器，电流公式就不能使用了。（五）巩固练习1理想变压器的原线圈的匝数为110匝，副线圈匝数为660匝，若原线圈接在6 V的电池上，则副线圈两端电压为 （ ）A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V因为电池是稳恒直流电源。D从变压器的工作原理入手思考。2当理想变压器副线圈空载时，副线圈的 （ ）A.负载电阻为0 B.输出电流为0C.两端电压为0 D.输出功率为0BD空载相当于负载电阻无穷大3理想变压器原、副线圈的电流为I1、I2，电压为U1、U2，功率为P1、P2，关于它们的关系，正确的是 （ ）A.I2由I1决定 B.U2与负载有关C.P1由
11、P2决定 D.U1由U2决定变压器工作时，原线圈接在电源上，对理想变压器来说，原线圈电压U1总等于电源电压，即U1是由电源电压决定，由U2=U1知，对于一定变压器来说一定，U2是由U1决定，当U1一定时，U2是由决定，即U2与负载无关，即B和D错。由I1=U1知，U1和确定时，U2是确定的，而I2=，R为负载电阻，R变化时，I2发生变化，从而引起I1发生变化，因此I1由I2决定，所以A错.负载电阻变化，会引起副线圈电流变化，从而引起输出功率P2变化，P2变化又会引起P1的变化，即P1是由P2决定的，所以正确答案是C.C对于一定的变压器来说，U2由U1决定，I1由I2决定，P1由P2决定4一台理
12、想变压器原、副线圈匝数比为221，当原线圈两端输入u1=220sin314t V的交变电压时，下列说法正确的是 （ ）A.副线圈两端电压为12 VB.副线圈接一10 电阻时，原线圈中的电流为1 AC.副线圈接一10 电阻时，原线圈中输入功率为10 WD.变压器铁芯中磁通量变化率的最大值是220原线圈两端的电压为U1=220 V，由变压器的变压比=得副线圈两端电压为U2=10 V，副线圈接一10 电阻，副线圈中电流I2=1 A，电功率P2=U2I2=10 W，原线圈输入功率也为10 W；由变压器的变流比 A，铁芯中磁通量的变化率最大值为，由于具体的匝数未知，所以磁通量变化率的最大值未知.所以正确
13、答案是C.利用理想变压器的关系 求解5一理想变压器原线圈接交流、副线圈接电阻，下列哪些方法可使输入功率增加为原来的2倍 （ ）A.次级线圈的匝数增加为原来的2倍B.初级线圈的匝数增加为原来的2倍C.负载电阻变为原来的2倍D.副线圈匝数和负载电阻均变为原来的2倍变压器的输入功率由输出功率决定，即P入=P出，输出功率P出=，U增大为原来的2倍，负载电阻也变为原来的2倍时，P出为原来2倍。输入功率由输出功率决定6用理想变压器给负载R供电，下列哪些办法可以减小变压器原线圈中的电流 （ ）A增加原线圈的匝数B增加副线圈的匝数C减小负载电阻R的数值D增加负载电阻R的数值根据，P入=P出，即I1U1=I2U
14、2，I2=得变压器原线圈中的电流I1=，即输入电流与n1、n2、U1、R都有关系，U1不变，要减小I1，需增大R的阻值，或增加原线圈匝数n1，或减小副线圈匝数n2.AD原线圈中电流由输出电流决定7在图所示的电路中，理想变压器的变压比为21，四个灯泡完全相同，若已知灯泡L3和L4恰能正常工作，那么 （ ）A. L1和L2都能正常工作B.L1和L2都不能正常工作C.L1和L2中只有一个能正常工作D.条件不足，无法判断根据电流与线圈匝数的关系进行分析，由于副线圈两端并联着两个相同的灯泡L3、L4，每个灯泡正常工作时的实际电流都等于额定电流，因此副线圈 中的电流等于一个灯泡额定电流的两倍；根据原、副线
15、圈的电流与匝数成反比，可知原线圈中的电流等于副线圈中电流的二分之一，即恰好等于灯泡L1、L2的额定电流，从而判定：L1、L2都能正常发光.A由电流和线圈匝数的关系分析。8如图所示，理想变压器的原、副线圈分别接有相同的白炽灯，原、副线圈的匝数比为n1n2=21，电源电压为U，求B灯两端的电压UB为多少?由串联电路分压原理可知U=UA+U1 由变压器原理可知：U1U2=21 I1I2=12 由欧姆定律可知：UA=I1R UB=I2R 联立式，得UB=U原线圈上串有灯泡，灯泡与原线圈上电压的分配遵循串联电路的分压原理。9如图中所示，理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比 n1n2=21，交流电源电压U
16、1=220 V，F为熔断电流为I0=1.0 A的保险丝，负载为一可变电阻.（1）当电阻R=100 时，保险丝能否被熔断?（2）要使保险丝不被熔断，电阻R的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率不能超过多少?由得副线圈两端的电压U2=U1=220 V=110 V（1）当R=100 时，副线圈中电流I2= A=1.10 A由U1I1=U2I2得原线圈中的电流为I1=1.10 A=0.55 A由于I1I0（熔断电流），故保险丝不会熔断.（2）设电阻R取某一值R0时，原线圈中的电流I1刚好到达熔断电流I0，即I1=0.1 A，则副线圈中的电流为I2=I1=21.0 A=2.0 A变阻器阻值为：R0= =55 此时变压器的输出功率为P2=I2U2=2.0110 W=220 W可见，要使保险丝F不被熔断，电阻R的阻值不能小于55 ，输出的电功率不能大于220 W当保险丝中电流是I0时，负载电阻应为允许最小的值。课余作业书面完成P48“问题与练习”第2、3、5题；思考并回答第1、4题。教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
