人教版(2019)高中物理选择性必修第二册第三章 第三节 变压器 导学案设计(无答案)

3.3变压器

[学习目标]：1.了解变压器的结构和工作原理

2.探究分析理想变压器的理想化模型及功率传输规律 3.理想变压器的变压和变流规律

[学习内容]

变压器就是________________的设备 一、变压器的构造

（1）闭合铁芯 （绝缘硅钢片叠合而成） （2）原线圈 初级线圈 匝数用 表示 （3）副线圈 次级线圈 匝数用 表示

（4）输入电压：用 表示; 输出电压：用 表示. 2.电路图中符号_______________

3、铁芯与线圈互相绝缘，变压器副线圈和原线圈电路是否相通？ 在给原线圈接交变电压U1后，副线圈电压U2是怎样产生的？

【思考讨论】1.若给原线圈接直流电，副线圈中会产生感应电流吗？为什么？ 2.若给原线圈中加入均匀增加的电流I，副线圈中会产生感应电流吗？为什么？ 3. 若给原线圈中加入周期性的交变电流i，副线圈中会产生感应电流吗？为什么？ 二、理想变压器（不计过程中的能量损失）的变压规律 （一）电压与匝数的关系：

1.忽略闭合铁芯的漏磁：铁芯内各处的Φ有什么关系？原副线圈内△Φ/△t的关系？_______________________

2.两侧线圈两端电压U1、U2和线圈内的感应电动势有什么关系？

_原线圈：_______________________；副线圈：____________ _ 3.理想线圈R内可视为__________（即忽略铜损），那么U1与E1,U2与E2的关系？________________，联立方程即可得到U1，U2，n1，n2的关系式，变压比公式：__________________ (二) 电流与匝数的关系

理想变压器铁芯内部涡流很小，能量损耗忽略不计（即忽略铁损）,线圈上热损失不计（忽略铜损）：理想变压器的能量规律： P入______P出，即 。 由P入= U1I1 P出= U2I2 即可推出I1 I2 n1 n2的关系，变流比公式：______________________

(三).理想变压器的深度思考：

1.要使电压经过变压器后电压升高，副线圈的匝数比原线圈的匝数多还是少？若要使电压降低呢？

2.（多副线圈）如果副线圈个数有两个，根据理想变压器的关系推导出电压、电流和匝数的关系

电压：______________________________________ 电流：______________________________________ 【自学检测】

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【例1】一理想变压器，其原线圈2200匝，副线圈440匝，并接一个100Ω的负载电阻。

（1）当原线圈接在44V直流电源电源上时，副线圈两端电压表示数为________V,副线圈中电流表示数为______A.

（2）当原线圈接在220V交变电源上时，副线圈电压表示数为________V，电流表示数为_______A。

（3）此时原线圈上的电流为____________.如果将负载换为400Ω的电阻，原线圈电流为_________ 基本训练：

1．下列有关理想变压器的说法正确的是：( ) A．原、副线圈中交变电流的频率一定相等 B.原线圈的导线比副线圈导线细

C．穿过原、副线圈的磁通量的变化率一定相等 D.副线圈的输出功率和原线圈的输入功率一定相等 E.变压器是一种能够改变交流电压的设备 F.凡是能改变交流电压的设备，都是变压器 G.负载空载时，原线圈中的电流为零 H. 当副线圈空载时，原线圈上的电压为零

I．原线圈中输入功率随着副线圈中的负载阻值增大而增大 J．原线圈中的输入电流随着副线圈中的输出电流的增大而增大

2．在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂，如图所示，已知线圈1、2的匝数比为n1：n2＝2：1，在不接负载的情况下（ ）

A.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110V

2 1 B.当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V C.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220V D.当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V

3．用一理想变压器向一负载R供电，如图所示，当增大负载电阻R时，原线圈中电流I1和副线圈中电流I2之间的关系是（ ）

I2 I1 A．I2增大，I1也增大

B．I2增大，I1减小

R ～ C．I2减小，I1也减小

D．I2减小，I1增大

4．一理想变压器原、副线圈匝数比是4∶1，若原线圈上加电压U＝400sin100πt V，则接在副线圈两端交流电压表的示数为____________ 四、互感器（P43 科学漫步）

1、画出电压互感器的电路图，总结电压互感器特点及其作用

2、画出电流互感器的电路图，总结电流互感器特点及其作用

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人教版（2019）高中物理选择性必修第二册第三章 第三节 变压器 导学案设计（无答案）

【巩固训练】

1.如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压比为100，电流比为10，电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则 ( )

A.a为电流表，b为电压表 B.a为电压表，b为电流表

C.线路输送电功率是2200W D.线路输送电功率是2.2×106W

2. 钳形电流表的外形和结构如图（a）所示。图（a）中电流表的读数为1.2A 。图（b）中用同一电缆线绕了3匝，则 铁A.这种电流表能测直流电流，图（b）的读数为2.4A B.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为0.4A C.这种电流表能测交流电流，图（b）的读数为3.6A

D.这种电流表既能测直流电流，又能测交流电流，图 （b）A 的读数为3.6A

图（a） 图（b）

能力提升

例1：一台变压器原线圈输入380V电压后，副线圈输出电压为19V，若副线圈增加150匝，输出电压增加到38V，则变压器原线圈的匝数为多少匝？

例2.如图所示，一个理想变压器（可视为理想变压器）的原线圈接在220V的市电上，向额定电压为1.80×104V的霓虹灯供电，使它正常发光，为了安全，需要原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12mA时，溶丝便熔断.

(1)溶丝的熔断电流是多大？ (2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？

例3.如图所示理想变压器原、副线圈的匝数比为N1：N2=2：1，原线圈接220 V交流电源，副线圈接额定功率为 20 W的灯泡 L，灯泡正常发光．当电源电压降为180 V时，求： （1）灯泡实际消耗的功率？ 题9（2）此时灯泡中的电流是多少？

例4. 如图所示的理想变压器,输入电压U1 =220伏，各线圈匝数之比n1 :n2: n3=10:5:1。R2=110欧, 测得通过R3的电流I3 =2A。求：流经电阻R2及初级线圈中的电流强度I2 和I1 各为多少？

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人教版（2019）高中物理选择性必修第二册第三章 第三节 变压器 导学案设计（无答案）

[含有变压器的电路分析]

1.对于理想变压器下，下列说法中正确的是 ( )

A.原线圈的输入功率，随副线圈输出功率增大而增大 B.原线圈的输入电流随副线圈输出电流的减小而增大 C.原线圈的电压，不随副线圈输出电流变化而变化 D.当副线圈电流为零时，原线圈电压为零 2.如图所示，理想变压器的输入端电压 u=311 sin100 πt(V) ，原副线圈的匝数之比为:n1 :n2=10:1 ；若图中电流表读数为 2 A ，则 ( )

A.电压表读数为 220 V B.电压表读数为 22 V

C.变压器输出功率为 44 W D.变压器输入功率为 440 W

3.如图所示， M 为理想变压器，电源电压不变，当变阻器的滑动头 P 向上移动时，读数发生变化的电表是 ( ) A.A1 B.A2 C.V1 D.V2

4.如图所示，一理想变压器初次级线圈的匝数比为3:1，次级接三个相同的灯泡，均能正常发光，初级线圈中串有一个相同的灯泡L，则 ( )

A.灯L也能正常发光 B.灯L比另三灯都暗 C.灯L将会被烧坏 D.不能确定

5.如图所示，某理想变压器的原副线圈的匝数均可调节，原线圈两端电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使 ( )

A.原线圈匝数n1增加 B.副线圈匝数n2增加 C.负载电阻R的阻值增大 D.负载电阻R的阻值减小

6.有一台理想变压器，原副线圈的匝数之比为n1:n2=2:1，原线圈上交流电源的电压u=2202sin100（πt），Q为保险丝，其额定电流为1A，R为负载电阻，如图所示，变压器正常工作时R的阻值 ( ) A.不能低于55Ω B.不能高于55Ω C.不能低于77Ω D.不能高于77Ω

7.如图所示，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，S由a合到b时，I1将增大 B.保持P的位置及U1不变，S由b合到a时，R消耗的功率增小

C.保持U1不变，S合在a处时，使P上滑，I1将增大

D.保持P的位置不变，S合到a处时，若U1增大，I1将增大

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