夜雨聆风
［学习目标］1.了解变压器的构造及工作原理（重点）。2.通过实验探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系（重点）。3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系（重难点）。
一、认识变压器
1.变压器是用于改变交流电压的设备。
2.变压器的构造
如图，变压器是由和绕在铁芯上的线圈组成的。与交流电源连接的线圈称为，也称为初级线圈；与负载连接的线圈称为，也称为次级线圈。
3.变压器的原理
变压器工作的基本原理是利用。当原线圈上加交变电压时，原线圈中便有交变电流，并在铁芯中激发交变的磁通量，这个交变的磁通量又在副线圈内产生感应电动势和感应电流，它反过来通过互感磁通又影响到原线圈。如果在副线圈两端接入负载构成闭合回路，则回路中就会形成交变电流。
说明：变压器不改变交变电流的周期和频率。
例1（多选）关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是（ ）
A.原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能
B.铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险
C.变压器不改变交变电流的频率
D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
二、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.实验思路
交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压。线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系。
2.实验器材
两只多用电表、学生电源（低压交流电源）、开关、可拆变压器、导线若干。原理如图：
3.实验步骤
（1）按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。
（2）接通学生电源，闭合开关，读出电压值，并记录在表格中。
（3）保持原、副线圈匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。
（4）保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录每次的副线圈匝数和对应的电压值。
4.实验结论
在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数比，即。
5.误差分析
由于存在能量损耗以及漏磁，所以副线圈测量电压值应小于理论变压值。
6.注意事项
（1）在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先开关，再进行操作。
（2）为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。
（3）为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
7.理想变压器：没有的变压器称为理想变压器，它是一个理想化模型。
（1）原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”。
（2）原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”。
（3）闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”。
例2在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中：
（1）下列仪器中不需要的是。
（2）实验时原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是。
A.原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡
B.原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡
C.原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡
D.原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡
（3）若某次实验中使用匝数N1=400匝、N2=800匝的变压器，测得的电压分别U1=3.6 V、U2=8.2 V，据此可知（选填“N1”或“N2”）是原线圈匝数。
（4）造成（3）中的误差的原因可能为。
A.原线圈上的电流产生热量
B.副线圈上的电流产生热量
C.变压器铁芯漏磁
D.原线圈输入电压发生变化
（5）为了减小能量传递过程中的损失，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计。
三、理想变压器的基本关系
1.电压关系
（1）只有一个副线圈时，
=。
当n2>n1时，U2U1，变压器使电压升高，是升压变压器。
当n2<n1时，U2U1，变压器使电压降低，是降压变压器。
（2）有多个副线圈时，
=
=
=…。
2.功率关系
从能量守恒看，理想变压器的输入功率输出功率，即P入=P出。
3.电流关系
（1）只有一个副线圈时，U1I1=U2I2或
=
。
（2）当有多个副线圈时，I1U1=I2U2+I3U3+…或n1I1=n2I2+n3I3+…。
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