第六节 变压器
[学科素养与目标要求]
物理观念：1.了解变压器的构造及几种常见的变压器.2.理解变压器的工作原理，并能运用电磁感应的规律进行解释．
科学思维：1.理想化方法构建变压器模型.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．
科学探究：了解探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验方法，经历探究过程，分析现象得出探究结果．
一、认识变压器
1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与电源连接的线圈叫做原线圈，与负载连接的线圈叫做副线圈．
2．原理：原线圈的交变电流在铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量同时穿过原、副线圈，在副线圈中产生感应电动势，若在副线圈两端接入负载，负载中就会有交变电流．
二、电压与匝数的关系
1．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．
2．电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝.
3．两类变压器：n2>n1的变压器叫升压变压器；n2<n1的变压器叫降压变压器．
三、理想变压器原、副线圈中的电流
1．铜损：变压器线圈(铜线)的电阻生热损耗的能量．
2．铁耗：铁芯发热损耗的能量．
3．电流与匝数关系：仅有一个副线圈的理想变压器原、副线圈中的电流跟它们的匝数成反比，即＝.
4．功率关系：理想变压器的输入功率等于输出功率，即P1＝P2.
1．判断下列说法的正误．
(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)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．( × )
(3)我们在使用质量好的变压器工作时没有能量损失．( × )
(4)理想变压器不能改变交变电流的频率．( √ )
2．一台理想降压变压器从10kV的线路中降压并提供200A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________．
答案 250V 50kW 5A
解析 由＝，得U2＝＝ V＝250 V；由理想变压器功率关系，得P入＝P出＝U1I1＝U2I2＝250×200W＝50kW，同时得I1＝＝A＝5A.
一、理解变压器的变压和变流
1．理想变压器的特点
(1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量．
(2)变压器的铁芯不漏磁．
(3)在铁芯内产生的感应电流及产生的热量不计．
理想变压器是一个没有能量损失的理想化模型．
2．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，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1，E2＝n2，所以＝.
3．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U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以＝.当有n组线圈时，则有：＝＝……
4．功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，P入＝P出．
5．电流关系：(1)当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2，得＝＝.
(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋……得I1n1＝I2n2＋I3n3＋……
