变压器导学案

一、学习目标

（1）了解变压器的构造及工作原理

（2）掌握理想变压器的电压与匝数间关系

（3）掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题

二、学习重点：变压器工作原理及工作规律

三、学习难点：（1）理解副线圈两端的电压为交变电压(2) 变压器原副线圈电压与匝数关系

四、学习过程

1、变压器的构造：                                      

问：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？

2、变压器的工作原理

阅读教材40页的思考与讨论：

（1）、小灯泡为什么会亮？

（2）、解释变压器的工作原理：

（3）、铁芯的作用：

3、实验探究：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系

实验步骤：

1、 把可拆式变压器的一个线圈作为原线圈，连接到学生电源的交流输出端，另一个线圈作为副线圈，可不接负载2 、闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量两个线圈两端的电压，测量完毕断开学生电源的开关3 、改变学生电源的电压设置，重复以上实验4 、改变原、副线圈的匝数，重复以上实验

结论：                                                                         

公式：             

2 、 要使电压经过变压器后升高，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？

跟踪练习

1、当变压器一个线圈的匝数已知时，可以用下面的方法测量其它线圈的匝数：把被测线圈作为原线圈，用匝数已知的线圈作为副线圈，通入交流，测出两线圈的电压，就可以求出被测线圈的匝数。已知副线圈有400匝，把原线圈接到220V的线路中，测得副线圈的电压是55V，求原线圈的匝数。

2、一台理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1,若原线圈加上u=1414sin100πt （V）的交流电，则用交流电压表测得副线圈两端的电压是               (      )

A、250 V             B、353.5 V            

C、499.8 V           D、200 V

知识提升：理想变压器的规律

理想变压器是自身不消耗电能的电器设备。

特点：（1）变压器铁芯内无漏磁（2）原、副线圈不计内阻

（1）理想变压器原副线圈电压关系：，若有多个副线圈，则有=……

1）无论副线圈一端空载还是有负载都适用

2）输出电压U2由输入电压U1和原、副线圈的匝数比共同决定

   若n 1＞n2，则U1＞U2为降压变压器

   若n1＜n2， 则U1＜U2为升压变压器

（2）功率关系：根据能量守恒有P入=P出，变压器的输入功率决定于输出功率，即用多少给多少，I1U1=I2U2，或I1U1=I2U2+I3U3+……

（3）电流关系：电流关系是由功率关系决定的

定量：I1n1=I2n2或I1n1=I2n2+I3U3+……

定性：因P入随P出的变化而变化，故I1随I2的变化而变化，当I2=0时，I1很小

变压器高压圈匝数多而导线细，低压圈匝数少而导线粗，是区别高低压线圈的方法

总结：1、U、I、P的决定关系

一个确定的变压器，输出电压U2由输入电压U1决定

输入功率P1由输出功率P2决定，用多少电能就输入多少电能

若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率也为零

2、负载发生变化引起变压器电压、电流变化的判断方法

（1）先要由U1/U2=n1/n2，判断U2变化情况

（2）判断负载电阻变大或变小

（3）由欧姆定律确定副线圈中的电流I2的变化情况

（4）最后由P入=P出判断原线圈中电流I1的变化情况

【自学】互感器（P43 科学漫步）

1、电压互感器的特点及其作用

2、电流互感器的特点及其作用

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？

（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？

[当堂检测]

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

6.一个理想变压器，原线圈和副线圈的匝数分别为n1和n2，正常工作时输入和输出的电压、电流、功率分别为U1和U2，I1和I2，P1和P2，已知n1＞n2，则（   ）

A.U1＞U2，P1＜P2      B.P1=P2，I1＜I2     C.I1＜I2，U1＞U2            D.P1＞P2，I1＞I2

7.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

8.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=220sin100（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

9. 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

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）的读数为3.6A   

10.如图所示，理想变压器初、次级线圈的匝数之比n1:n2=2:1，且分别接有完全相同的纯电阻，电源的电压为U，则次级线圈的输出电压为  (   )

A.       B.       C.    D. 

11.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

12．为了安全，机床上照明用的电压是36V，这个电压是把220V的电压降压后得到的，如果变压器的原线圈是1100匝，副线圈是多少匝？用这台变压器给40W的灯泡供电，原副线圈的电流各是多少？

13. 要设计一变压器，这个变压器在一口字形铁芯上绕三个线圈，甲为初级线圈，接在U1=220V照明电路上，乙和丙为次级线圈，要求乙输出电压U2=36V，额定输出功率P2=100W；要求丙输出电压U2=6.0V，额定输出率为P3=10W，已知乙线圈需绕n2=180匝，则:(1)甲线需绕匝数n1为多少？(2)当乙、丙两个次级线圈都满负荷工作时，不考虑变压器能量的损耗，甲线圈内通过的电流I1为多少？(3)考虑到线圈中电流的大小，实际绕制三个线圈的导线，按从粗到细的顺序是怎样的