【教学目标】
一、知识目标
1.知道变压器的构造。知道变压器是用来改变交流电压的装置。
2.理解互感现象，理解变压器的工作原理。
3.掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题。
4.理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系，能应用它分析解决基本问题。
5.理解变压器的输入功率等于输出功率。能用变压器的功率关系解决简单的变压器的电流关系问题。
6.理解在远距离输电时，利用变压器可以大大降低传输线路的电能消耗的原因。
7.知道课本中介绍的几种常见的变压器。
二、能力目标
1.通过观察演示实验，培养学生物理观察能力和正确读数的习惯。
2.从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力。
3.从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义。
三、情感目标
1.通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美。
2.让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想。
3.培养学生尊重事实，实事求是的科学精神和科学态度。
【教学建议】
一、教材分析及相应的教法建议
1.在学习本章之前，首先应明确的是，变压器是用来改变交变电流电压的。变压器不能改变恒定电流的电压。互感现象是变压器工作的基础。让学生在学习电磁感应的基础上理解互感现象。这里的关键是明白原线圈和副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都是相同的。因而，其中的感应电动势之比只与匝数有关。这样原、副线圈的匝数不同，就可以改变电压了。
2.在分析变压器的原理时，课本中提到了“次级线圈对于负载来讲，相当于一个交流电源”；一般情况下，忽略变压器的磁漏，认为穿过原线圈每一匝的磁通量与穿过副线圈的磁通量总是相等的。这两个条件，都是“理想”变压器的工作原理的内容。利用课本中的这些内容，教师在课堂上，首先可以帮助学生分析变压器原理，原线圈上加上交变流电后，铁心中产生交变磁通量；在副线圈中产生交变电动势，则副线圈相当于交流电源对外供电。在这个过程中，如果从能量角度分析，可以看成是电能（原线圈中的交变电流）转换成磁场能（铁心中的变化磁场），磁场能又转换成电能（副线圈对外输出电流）。所以，变压器是一个传递能量的装置。如果不计它的损失，则变压器在工作中只传递能量不消耗能量。
要使学生明白，理想变压器是忽略了变压器中的能量损耗，它的输出功率与输入功率相等，这样才得出原、副线圈的电压、电流与匝数的关系式。在解决有两个副线圈的变压器的问题时，这一点尤其重要。当然，在初学时，有两个副线圈的变压器的问题，不做统一要求，不必急于去分析这类问题。对于学有余力的学生，可引导他们进行分析讨论。
3.学生对变压器原理和变压器中原、副线圈的电压、电流的关系常有一些似是而非的模糊认识，引导学生认真讨论章后习题，对学生澄清认识会有所帮助。
4.变压器的电压公式是直接给出的。课本中利用原、副线圈的匝数关系，说明了什么是升压变压器和什么是降压变压器，这也是为了帮助学生能记住电压关系公式。利用变压器的输出功率和输入功率相等的关系，得到了IU1=I2U2。建议教师做好用输出负载调节输入功率的演示实验。引导学生注意观察，当负载端接入的灯泡逐渐增多时，原、副线圈上的电压基本上不发生变化，原线圈中的电流逐渐增大，副线圈中的电流也逐渐增大。
5.介绍几种常见的变压器，是让学生能见到真实的变压器的外形和了解变压器的实际构造。教师应当尽可能多地找一些变压器给学生看一看。变压器在生产和生活中有十分广泛的应用。课本中介绍了一些，教学中可根据实际情况向学生进行介绍，或看挂图、照片、实物，或参观，以开阔学生眼界，增加实际知识。
6.电能的输送，定性地说明了在远距离输送电能时，采用变压器进行高压输电可以大大减少输电线路上的电能损失。这里重点描述了输电线上的电流大小与造成的电热损失的关系，教师应帮助学生分析、理解采用高压输电的必要性。
二、教学重点、难点、疑点及解决办法
1.重点：变压器工作原理及工作规律。
2.难点：
（1）理解副线圈两端的电压为交变电压。
（2）推导变压器原副线圈电流与匝数关系。
（3）掌握公式中各物理量所表示对象的含义。
3.疑点：变压器铁心是否带电即如何将电能从原线圈传输出到副线圈。
4.解决办法：
（1）通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律。
（2）通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系。
（3）通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义。
【教学设计方案】
变压器
一、教学目的
1.了解变压器的构造，理解变压器的工作原理。
2.掌握变压器的变流比和变压比。
3.了解几种常见的变压器。
二、教学准备
幻灯片、可拆变压器、学生电源、演示电流表。
三、教学过程
（一）知识回顾
1.产生电磁感应现象的条件。
2.法拉第电磁感应定律。
（二）新课教学
变压器：
1.变压器的构造：原线圈、副线圈、铁心
2.变压器的工作原理
在原、副线圈上由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象，互感现象是变压器工作的基础。
3.理想变压器
磁通量全部集中在铁心内，变压器没有能量损失，输入功率等于输出功率。
4.理想变压器电压跟匝数的关系
U1/U2=n1/n2
说明：对理想变压器各线圈上电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副线圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况。即有U1n1=U2n2=U3n3=……这是因为理想变压器的磁通量全部集中在铁心内。因此穿过每匝线圈的磁通量的变化率是相同的，每匝线圈产生相同的电动势，因此每组线圈的电动势与匝数成正比。在线圈内阻不计的情况下，每组线圈两端的电压即等于电动势，故每组电压都与匝数成正比。
5.理想变压器电流跟匝数的关系
I1/I2=n2/n1（适用于只有一个副线圈的变压器）
说明：原副线圈电流和匝数成反比的关系只适用于原副线圈各有一个的情况，一旦有多个副线圈时，反比关系即不适用了，可根据输入功率与输出功率相等的关系推导出：U1I1=U2I2＋U3I3＋U4I4＋……
再根据U2=n2n1U1，U3=n3n1U1，U4=n4n1U1可得出：n1I1=n2I2＋n3I3＋n4I4＋……
6.注意事项
（1）当变压器原副线圈匝数比（n1n2）确定以后，其输出电压U2是由输入电压U1决定的（即U2=n2n1U1。但若副线圈上没有负载，副线圈电流为零输出功率为零，则输入功率为零，原线圈电流也为零，只有副线圈接入一定负载，有了一定的电流，即有了一定的输出功率，原线圈上才有了相应的电流（I1=n2n1I2），同时有了相等的输入功率，（P入=P出）所以说：变压器上的电压是由原线圈决定的，而电流和功率是由副线圈上的负载来决定的。
【典型例题】
一、负载的不同接法对电流的影响
例1将电阻R1和R2如图甲所示接在变压器上，变压器原线圈接在电压恒为U的交流电源上，R1和R2上的电功率之比为2：1，若其他条件不变，只将R1和R2改成如图乙接法，R1和R2上的功率之比为1：8。若甲图中原线圈电流为I1，乙图中原线圈电流为I2，求：（1）两组副线圈的匝数之比；（2）I1和I2之比。
分析与解答：
（1）甲图中R1和R2串联，电流相同，功率与电阻成正比，所以有：R1=2R2……（1）
设三组线圈的匝数分别是n1，n2，n3，两组副线圈上的电压分别是U2和U3，易得：U2=n2n1UU3=n3n1U
乙图中R1和R2上的功率之比为1：8
即：8（n2n1U）2R1=（n3n1U）2R2……（2）
联立（1）式和（2）式解得n2n3=12
（2）设甲图中输出功率为P1，则：P1=（n2＋n3n1U）2/（R1＋R2）
设乙图中输出功率为P2，则：P2=（n2n1U）2/R1＋（n3n1U）2/R2
以R1=2R2，n3=2n2代入，可得：P1P2=23。由于输入功率等于输出功率，所以甲、乙两图中输入功率之比也为23，根据P=IU，电压恒定，所以两图中电流之比I1∶I2=2∶3
二、关于变压器的电流变化因素
例2如图所示电路中要使电流表读数变大，可采用的方法有
A.将R上的滑片向上移动B.将R上的滑片向下移动C.将电键S由1掷向2D.将电键S由1掷向3
分析与解答：
在输入电压和匝数比n1n2一定的情况下，输出电压U2是一定的，当R减小时，由I=U2R可知电流表读数变大，故应向下移动，（B）正确。在输入电压U1一定的条件下，减小匝数比n1n2，则输出电压U2增大，（U2=n2n1U1），故电流强度增大，应掷向2，（C）正确，所以正确的答案是（BC）
三、关于高压输电的电能损失问题
例3发电厂输出的交流电压为22KV，输送功率为2.2×106W，现在用户处安装一降压变压器，用户的电压为220V，发电厂到变压器间的输电导线总电阻为22Ω，求：（1）输电导线上损失的电功率；
（2）变压器原副线圈匝数之比。
分析与解答：
（1）应先求出输送电流，由：
I额=P总/U总=2.2×106/2.2×104（A）=100（A）
则损失功率为P额=I2额R额=1002×22（W）=2.2×105（W）
（2）变压器原线圈电压U1为：
U1=U总-U额=U总-I额R额=（2.2×104-100×22）V=19800（V）
所以原副线圈匝数比n1n2=U1U2=19800/220=90.
四、理想变压器各物理量之间的关系
例4如图所示，
理想变压器铁芯上绕有A.B.C三个线圈，匝数比为nA：nB：nC=4：2：1，在线圈B和C的两端各接一个相同的电阻R，当线圈A与交流电源连通时，交流电流表A2的示数为IO，则交流电表A1的读数为IO。
分析与解答：
此题如果轻易用电流强度与匝数成反比的关系来解，即IAIB=nBnA得出IA=0.5IO就错了。应该注意到变压器副线圈有多组，电流反比关系不成立，但电压与匝数成正比的关系还是成立的，应先根据这一关系求出C组线圈电压，再根据R相等的条件求出C组电流，由：UCUB=ncnB和IC=UCR，得IC=0.5IO此后利用关系式nAIA=nBIB＋nCIC
即4IA=2IO＋1×0.5IO得IA=0.625IO【习题精选】
1.如图所示，变压器输入交变电压U一定，两个副线圈的匝数为n2和n3，当把一电阻先后接在ab间和cd间时，安培表的示数分别为I和I′，则I：I′为
A.n22：n23B.n2：n3
C.n2：n3D.n23：n22
2.在某交流电路中，有一正在工作的变压器，原副线圈匝数分别为n1=600，n2=120，电源电压U1=220V，原线圈中串联一个0.2A的保险丝，为了保证保险丝不被烧坏，则
A.负载功率不超过44wB.副线圈电流最大值不能超过1AC.副线圈电流有效值不能超过1AD.副线圈电流有效值不能超过0.2A3.如图所示，一理想变压器的原副线圈分别由双线圈ab和cd（匝数都为N1）、ef和gh（匝数都为n2）组成，用I1和U1表示输入电流和电压，I2和U2表示输出电流和电压。在下列四种连接法中，符合关系U1/U2=n1/n2；I1/I2=n2/n1的有A.a与c相连；b与d相连作为输入端；e与g相连、f与h相连作为输出端B.a与c相连；b与d相连作为输入端；f与g相连、以e、h为输出端C.b与c相连；以a与d为输入端；f与g相连，以e、h为输出端D.b与c相连；以A.d为输入端；e与g相连、f与h相连作为输出端4.用1万伏高压输送100千瓦的电功率，在输电线上损失2%的电功率，则输电线的电阻是欧姆，如果把输送电压降低一半，则输电线上损失功率将占输送功率的％。
5.如图所示，理想变压器和三个定值电阻R1.R2和R3接在交流电源上，R1=R3，若R1.R2和R3上的电功率相等，则R1：R2=，变压器原、副线圈的匝数比为。
6.一台理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接U=1002sin100πtV的交变电压，副线圈两端用导线接规格为“6V，12W”的小灯，已知导线总电阻r=0.5Ω，试求：副线圈应接几盏小灯？这些小灯又如何连接才能使这些小灯都正常发光？
参考答案
1。（A）（提示：先求电压比）2。（A）（C）
3。（A）（C）（提示：注意连接后线圈的绕向是相同还是相反）
4。208
5。1：42：1（提示：R3功率即输出功率，应等于输入功率。因为PR2=PR3，故有原线圈上功率与R2功率相等，它们电压相同，所以R2上电流与原线圈电流相等）
6。N1N2=P0-P2P0-P1n1n2=P2P1P0-P1P0-P2
（提示：注意根据线路损失功率求出电流，未加变压器时线路电流即是升压变压器原线圈电流。求N1N2时用电流比；求n1n2时用电压比。）
