师：各位同学，大家好。今天我们一起来学习高二物理粤教版选择性必修2第三章第三节变压器第二课时。
上节课我们学习了变压器第一课时的内容，主要有三点：第一，了解了变压器的构造，包括变压器的示意图以及它在电路图中的符号；第二，明确变压器的工作原理是电磁感应，它只能改变交流电的电压和电流，能量从电能转换成磁能，再转换成电能，且理想变压器副线圈的输出功率$P_{出}$等于原线圈的输入功率$P_{入}$；第三，掌握理想变压器的变压变流规律，电压关系是$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{N_{1}}{N_{2}}$，电流关系是$\frac{I_{1}}{I_{2}}=\frac{N_{2}}{N_{1}}$，注意这个电流关系式只适用于只有一个副线圈的变压器。
现在，我们通过一道题目来看看如何应用上节课所学内容。如图所示，灯泡$L_{1}$接在变压器初级电路中，灯泡$L_{2}$、$L_{3}$、$L_{4}$接在变压器次级电路中。变压器为理想变压器，交变电流电源电压为$U$，$L_{1}$、$L_{2}$、$L_{3}$、$L_{4}$都是额定电压为$U_{0}$的同种型号灯泡。题目设问：一、四个灯泡是否都可能正常发光？二、当四个灯泡都正常发光时，$U$和$U_{0}$的关系是怎样的？大家思考一下。
我们一起来探究。这里有初级电路和次级电路，所以要对电路进行分析。首先看初级回路，能看出灯泡和原线圈是串联关系，电源电压是$U$。假设四个灯泡都正常发光，此时灯泡$L_{1}$两端的电压就是额定电压$U_{0}$，原线圈相当于一个用电器，那么整个回路的电压关系就是$U = U_{1} + U_{0}$。
再看次级回路，在副线圈处，若三盏灯泡都正常发光，每一个灯泡额定电压都是$U_{0}$，它们是并联关系，所以整个回路电压就是$U_{L}$，此时副线圈相当于电源，副线圈两端的电压$U_{2}$就等于$U_{0}$。
电路分析完后，我们深入讨论原副线圈的电压关系、功率关系和电流关系。先看电压关系，电压之比等于匝数之比，即$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{N_{1}}{N_{2}}$。由刚才的电路分析可知$U_{2} = U_{0}$，所以$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{N_{1}}{N_{2}}=\frac{U_{1}}{U_{0}}$。
根据功率关系$P_{1} = P_{2}$，我们来分析电流关系。假设四个灯泡正常发光时电流是$I_{0}$，原线圈回路中的灯泡$L_{1}$，电流就是$I_{0}$。副线圈回路中每个灯泡电流都是$I_{0}$，整个回路干路总电流就是$3I_{0}$，这也是流经副线圈的电流，而原线圈和灯泡$L_{1}$串联，所以原线圈中的电流也是$I_{0}$。由此得到电流关系$\frac{I_{0}}{3I_{0}}=\frac{N_{2}}{N_{1}}$，即$\frac{N_{2}}{N_{1}} = \frac{1}{3}$。
那么第一问，什么样的情况下四个灯泡能正常发光呢？我们在正常发光的情景下推导出$\frac{N_{2}}{N_{1}} = \frac{1}{3}$。
看第二问，四个灯泡都正常发光时，$U$和$U_{0}$是什么关系？$U$和$U_{0}$的关系出现在初级回路$U = U_{1} + U_{0}$中，$U_{1}$又等于什么呢？根据电压关系$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{N_{1}}{N_{2}}$，且$U_{2} = U_{0}$，在第一问正常发光情景下原副线圈匝数比是$3:1$，所以$\frac{U_{1}}{U_{0}} = 3$，即$U_{1} = 3U_{0}$。把这个结果带回$U = U_{1} + U_{0}$，就得出$U = 4U_{0}$。
整理这道题思路，对于变压器问题，先做好电路分析，对初级回路和次级回路进行电压和电流关系分析，再观察变压器的电压关系、功率关系和电流关系，分别得出关系式，从而推导出最终结果。
沿用这个思路，看下面这道题。如图所示，是接头变压器通过降压给用户供电的示意图，负载变化时输入电压不会有大的波动，认为$V_{1}$读数不变，输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用$R_{0}$表示，变阻器$r$代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于$r$的值减小，滑片向下移。如果变压器的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数变化情况是怎样的？大家思考一下。
我们一起来探究，还是先对电路进行分析。原线圈所在回路，除原线圈外没有其他用电器，所以输入电压就等于原线圈电压$U_{1}$。副线圈所在回路，$R_{0}$和$r$是串联关系。
根据电压关系探讨题目，已知$V_{1}$示数不变，由$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{N_{1}}{N_{2}}$，匝数不变，$V_{1}$不变，所以$V_{2}$的示数也不变。
再分析电流关系，副线圈电压$U_{2}$不变，但$r$在减小，根据$I_{2}=\frac{U_{2}}{r + R_{0}}$，可知电流$I_{2}$增大，即电流表$A_{2}$的示数增大。根据功率相等$P_{1} = P_{2}$，即$U_{1}I_{1} = U_{2}I_{2}$，可得电流之比等于匝数的反比$\frac{I_{1}}{I_{2}}=\frac{N_{2}}{N_{1}}$，匝数不变的情况下，电流表$A_{1}$的示数随着电流表$A_{2}$示数增大而增大，这道题就完成了。
整体思路和上道题类似，先对原线圈和副线圈所在回路进行电路分析，之后探讨电压关系、功率关系和电流关系。整理思路：首先确定$U_{1}$，根据$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{N_{1}}{N_{2}}$确定$U_{2}$；接着根据$I_{R}=\frac{U_{R}}{r_{荷载}}$确定$I_{R}$；最后根据$U_{1}I_{1} = U_{2}I_{2}$确定$I_{1}$。也就是说，$U_{1}$由电源决定，$U_{2}$由$U_{1}$和匝数比决定，$I_{R}$由$U_{R}$和荷载决定，$I_{1}$由$I_{2}$和匝数比决定，而输入功率$P_{1}$由输出功率$P_{2}$决定，$P_{1} = P_{2}$，即变压器将电能由原线圈传给副线圈时，总是量出为入，通俗讲就是用多少给多少。