資源簡介

第三節　變壓器
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（分值：100分）
1~7題每題7分，共49分
考點一　變壓器基本原理的理解
1.關于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是（　　　　）
A.通有正弦式交變電流的原線圈產生的磁通量不變
B.穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都不相等
C.穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產生感應電動勢
D.原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈
考點二　實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系
2.某同學用如圖所示的可拆變壓器做“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗。該同學原線圈接“0”“8”接線柱，副線圈接“0”“1”接線柱，原線圈兩端連接在學生電源10 V擋，用電壓表測得副線圈兩端的電壓為0.4 V，這與其他小組的實驗結果明顯不一致。下列說法可能正確的是（　　　　）
A.鐵芯沒有閉合，漏磁過多
B.原線圈應接在學生電源直流電壓輸出端
C.只增加原線圈的匝數就可以增大原線圈的輸入電壓
D.只增加原線圈的匝數就可以增大副線圈的輸出電壓
3.（7分）（2023·廣州六中高二校考）在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”某次實驗中，小唐同學采用了如圖甲所示的變壓器。
甲
（1）（3分）為了確保實驗的安全，下列做法正確的是　　　。
A.為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12 V
B.即使副線圈不接用電器，原線圈也不能長時間通電
C.為使接觸良好，通電時應用手直接捏緊裸露的接線柱
D.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測
（2）（4分）小唐同學把交流電源接在a、b兩端，當Uab=12 V時，用多用電表交流電壓10 V擋測量c、d兩端電壓，測量結果如圖乙所示，則Ucd=　　　　V。a、b兩端匝數與c、d兩端匝數之比是　　　　。
A.2∶1 B.3∶1
C.4∶1 D.5∶1
考點三　變壓器的基本規律
4.（2024·汕頭市高二期中）如圖所示為某充電器的參數，下列說法正確的是（　　　　）
A.參數中AC是指直流電
B.220 V指電壓最大值
C.充電器的輸入端線圈匝數與輸出端線圈匝數比值為20∶1
D.50 Hz說明充電時輸入端電流方向1 s內變化50次
5.（2024·肇慶市高二期末）利用如圖所示的理想變壓器為用戶供電，原、副線圈匝數分別為n1、n2，原、副線圈兩端的電壓分別為U1、U2，通過的電流分別為I1、I2，變壓器原線圈的輸入功率為P1，副線圈的輸出功率為P2，穿過原、副線圈的磁通量分別為Φ1、Φ2。下列關系式成立的是（　　　　）
A.U1∶U2=n1∶n2 B.I1∶I2=n1∶n2
C.P1∶P2=n1∶n2 D.Φ1∶Φ2=n1∶n2
6.如圖所示，將理想變壓器原線圈接在電壓瞬時值u=220sin 50πt（V）的交流電源上，在副線圈兩端并聯接入4個規格均為“11 V　22 W”燈泡，燈泡均正常發光。下列說法正確的是（　　　　）
A.交變電流的頻率為50 Hz
B.變壓器的輸入功率為88 W
C.理想電流表的示數為0.1 A
D.變壓器原、副線圈的匝數比為20∶1
7.某理想變壓器原、副線圈的匝數之比為1∶10，當輸入電壓增加20 V時，輸出電壓（　　　　）
A.降低2 V B.增加2 V
C.降低200 V D.增加200 V
8~11題每題10分，共40分
8.（多選）如圖所示的元件為可將220 V降為11 V的變壓器，該變壓器可視為理想變壓器，有a、b、c、d四個引線，b、c引線明顯比a、d引線粗。已知引線越粗能承載的電流越大，則下列說法正確的是（　　　　）
A.a、d端應接入220 V交變電流
B.該變壓器可以用于直流電變壓
C.a、d端和b、c端線圈的匝數比為1∶20
D.a、d端和b、c端電流大小之比為1∶20
9.（2024·深圳市高二期末）電蚊拍利用高壓電擊網來擊殺飛近的蚊蟲。如圖所示，將3 V直流電壓通過轉換器轉變為正弦交變電壓u=3sin 10 000πt（V），再將其加在理想變壓器的原線圈上，副線圈兩端接電擊網，電壓峰值達到2 100 V時可擊殺蚊蟲，正常工作時（　　　　）
A.交流電壓表的示數為3 V
B.電擊網上的高頻電壓的頻率為10 000 Hz
C.副線圈與原線圈匝數比需滿足≥700
D.將3 V直流電壓連接在變壓器的原線圈兩端，電蚊拍也可以正常工作
10.教學用發電機能夠產生正弦式交變電流。利用該發電機（內阻可忽略）通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的示數分別為I、U，R消耗的功率為P。若發電機線圈的轉速變為原來的，則（　　　　）
A.R消耗的功率變為P
B.電壓表V的示數變為U
C.電流表A的示數變為2I
D.通過R的交變電流頻率不變
11.某車床供電示意圖如圖所示，理想變壓器原線圈兩端連接有效值為350 V的交流電源，兩副線圈分別連接電機和兩個相同的指示燈（連接電機的副線圈簡稱副線圈1，連接指示燈的副線圈簡稱副線圈2），電機的電壓為118 V，指示燈的電壓為22 V，S為指示燈中的一條支路的開關。下列說法正確的是（　　　　）
A.S閉合后，副線圈2兩端的電壓減小
B.S閉合后，電源的輸出功率增大
C.S閉合后，副線圈1中的電流比副線圈2中的電流增加得多
D.原線圈和副線圈1的電流之比I1∶I2=59∶175
　（11分）
12.（多選）（2024·汕尾市高二期末）如圖所示為某電吹風的電路圖，扇形金屬觸片P處于不同位置時，電吹風可處于停機、吹熱風、吹冷風三種工作狀態。變壓器為理想變壓器，當P使b、c接觸時，標有“6 V 6 W”的小風扇正常工作，下列說法正確的是（　　　　）
A.該狀態電吹風吹的是冷風
B.該狀態小風扇兩端電壓最大值為6 V
C.該狀態流過小風扇的電流小于1 A
D.變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2=110∶3
答案精析
1.C　［通有正弦式交變電流的原線圈產生的磁通量Φ是變化的，A錯誤；因理想變壓器無漏磁，穿過原、副線圈的磁通量相等，B錯誤；由互感現象知，C正確；原線圈中的電能轉化為磁場能又轉化為副線圈中的電能，原、副線圈通過磁場聯系在一起，電流不通過鐵芯，D錯誤。］
2.A　［若變壓器為理想變壓器，則有U2=U1=×10 V=1.25 V，用電壓表測得副線圈兩端的電壓為0.4 V，比1.25 V小得多，可能是鐵芯沒有閉合，漏磁過多，故A正確；原線圈應接在學生電源交流電壓輸出端，故B錯誤；只增加原線圈的匝數，則原線圈的輸入電壓保持不變，副線圈的輸出電壓減小，故C、D錯誤。］
3.（1）BD　（2）5.6　A
解析　（1）變壓器改變的是交流，因此為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用交流電壓不超過12 V，而用直流電源變壓器不能工作，故A錯誤；即使副線圈不接用電器，原線圈處于空載也有一定的電損，則原線圈也不能長時間通電，故B正確；實驗通電時，用手接觸裸露的導線、接線柱，這樣無形之中，將人體并聯在電路中，導致所測數據不準確，故C錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最大量程擋試測，再選用恰當的擋位進行測量，故D正確。
（2）電壓擋10 V的量程精度為0.2 V，估讀到0.1 V，則Ucd=5.6 V ，根據理想變壓器的電壓比等于匝數比，有=== ，考慮變壓器有一定的電能損失，則最接近的匝數比為2∶1，故選A。
4.C　［參數中AC是指交流電，故A錯誤；
220 V指電壓有效值，故B錯誤；
充電器的輸入端線圈匝數與輸出端線圈匝數比值為===，故C正確；
50 Hz說明充電時輸入端電流方向1 s內變化100次，故D錯誤。］
5.A　［根據理想變壓器的電壓與線圈匝數關系得=，A正確；
根據理想變壓器的電流與線圈匝數關系得=，B錯誤；
理想變壓器原、副線圈的功率不變，穿過原、副線圈的磁通量也不變，即P1=P2，Φ1=Φ2
C、D錯誤。］
6.B　［根據原線圈電壓瞬時值表達式可知，交變電流的頻率為f==25 Hz，故A錯誤；
根據能量守恒可知，變壓器的輸入功率為P=4×22 W=88 W，故B正確；
原線圈電壓的有效值為220 V，則理想電流表的示數為I1===0.4 A，故C錯誤；
根據變壓器規律有，變壓器原、副線圈的匝數比為===，故D錯誤。］
7.D　［由=知=，代入數據得ΔU2=200 V，故D正確。］
8.AD　［根據輸入功率和輸出功率相等，由P=UI知
接220 V的線圈電流小，接11 V的線圈電流大，b、c引線明顯比a、d引線粗，已知引線越粗能承載的電流越大，即b、c引線能承載的電流大，接11 V的線圈，所以a、d端應接入220 V交變電流，A正確；變壓器工作原理是互感現象，不可以用于直流電變壓，B錯誤；a、d端和b、c端線圈的匝數比===，C錯誤；根據I1U1=I2U2，a、d端和b、c端電流大小之比==，D正確。］
9.C　［正弦交變電壓的有效值為U== V= V，交流電壓表的示數為 V，故A錯誤；
電擊網上的高頻電壓的周期為T== s= s，則電擊網上的高頻電壓的頻率為f==5 000 Hz，故B錯誤；
根據變壓器原、副線圈電壓比等于匝數比，可知副線圈與原線圈匝數比需滿足=≥=700，故C正確；
將3 V直流電壓連接在變壓器的原線圈兩端，副線圈不會產生感應電動勢，電蚊拍不可以正常工作，故D錯誤。］
10.B　［發電機線圈的轉速變為原來的，則交變電流頻率變為原來的，由E=，ω=2πf知，原線圈中輸入電壓變為原來的，根據=，則U2變為原來的，副線圈交變電流的頻率與原線圈相等，B正確，D錯誤；由I2=可知通過R的電流也變為原來的，根據=，原線圈上的電流也變為原來的，即電流表A的示數變為I，C錯誤；R消耗的功率P2==P，A錯誤。］
11.B　［S閉合后，由于理想變壓器匝數及輸入電壓不變，因此副線圈2兩端的電壓不變，但由于S閉合后，副線圈2中又接入了燈泡，則電源的輸出功率由P出=PM+PL變為P出'=PM+2PL
即電源的輸出功率變大，故A錯誤，B正確；
S閉合后，由于輸入電壓及原線圈與副線圈的匝數比不變，因此副線圈1中的電壓不變，則可知副線圈1中的電流不變，故C錯誤；
由題已知U1=350 V，U2=118 V
則有===
而根據U1I1=U2I2+U3I3，
=，=
可得n1I1=n2I2+n3I3
若只有一個副線圈，則原、副線圈中電流比等于匝數的反比，可得原線圈和副線圈1的電流之比I1∶I2=59∶175，但該變壓器有兩個副線圈，根據原、副線圈中電流與匝數的關系可知I1∶I2≠59∶175，故D錯誤。］
12.AD　［該狀態P使b、c接觸時，電吹風吹的是冷風，故A正確；
該狀態小風扇兩端電壓有效值為6 V，故B錯誤；
該狀態流過小風扇的電流I==1 A，故C錯誤；
變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2=U1∶U2=220 V∶6 V=110∶3，故D正確。］第三節　變壓器
［學習目標］　1.了解變壓器的構造及工作原理（重點）。2.通過實驗探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數的關系（重點）。3.掌握理想變壓器原、副線圈電壓、電流、功率的關系（重難點）。
一、認識變壓器
1.變壓器是用于改變交流電壓的設備。
2.變壓器的構造
如圖，變壓器是由　　　　　　　　和繞在鐵芯上的線圈組成的。與交流電源連接的線圈稱為　　　　，也稱為初級線圈；與負載連接的線圈稱為　　　　，也稱為次級線圈。
3.變壓器的原理
變壓器工作的基本原理是利用　　　　　。當原線圈上加交變電壓時，原線圈中便有交變電流，并在鐵芯中激發交變的磁通量，這個交變的磁通量又在副線圈內產生感應電動勢和感應電流，它反過來通過互感磁通又影響到原線圈。如果在副線圈兩端接入負載構成閉合回路，則回路中就會形成交變電流。
說明：變壓器不改變交變電流的周期和頻率。
例1　（多選）關于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是（　　）
A.原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效地傳送電能
B.鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路，造成危險
C.變壓器不改變交變電流的頻率
D.當原線圈接入恒定電流時，副線圈也有電壓輸出
二、實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系
1.實驗思路
交變電流通過原線圈時在鐵芯中產生變化的磁場，副線圈中產生感應電動勢，其兩端有輸出電壓。線圈匝數不同時輸出電壓不同，實驗通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓與匝數的關系。
2.實驗器材
兩只多用電表、學生電源（低壓交流電源）、開關、可拆變壓器、導線若干。原理如圖：
3.實驗步驟
（1）按圖乙所示連接好電路，將兩個多用電表調到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數。
（2）接通學生電源，閉合開關，讀出電壓值，并記錄在表格中。
（3）保持原、副線圈匝數不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值。
（4）保持輸入電壓、原線圈的匝數不變，多次改變副線圈的匝數，記錄每次的副線圈匝數和對應的電壓值。
4.實驗結論
在誤差允許的范圍內，原、副線圈的電壓之比，等于原、副線圈的匝數比，即　　　　　　。
5.誤差分析
由于存在能量損耗以及漏磁，所以副線圈測量電壓值應小于理論變壓值。
6.注意事項
（1）在改變學生電源的電壓、線圈匝數前均要先　　　　開關，再進行操作。
（2）為了保證人身安全，學生電源的電壓不能超過12 V，通電時不能用手接觸裸露的導線和接線柱。
（3）為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用　　　　　　　　擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當的擋位進行測量。
7.理想變壓器：沒有　　　　　　　　的變壓器稱為理想變壓器，它是一個理想化模型。
（1）原、副線圈中的電流產生的磁場完全束縛在閉合鐵芯內，即無“漏磁”。
（2）原、副線圈不計電阻，電流通過時不產生焦耳熱，即無“銅損”。
（3）閉合鐵芯中的渦流為零，即無“鐵損”。
例2　在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數關系”的實驗中：
（1）下列儀器中不需要的是　　　　。
（2）實驗時原線圈接在電源上，用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是　　　　。
A.原線圈接直流電壓，多用電表用直流電壓擋
B.原線圈接直流電壓，多用電表用交流電壓擋
C.原線圈接交流電壓，多用電表用交流電壓擋
D.原線圈接交流電壓，多用電表用直流電壓擋
（3）若某次實驗中使用匝數N1=400匝、N2=800匝的變壓器，測得的電壓分別U1=3.6 V、U2=8.2 V，據此可知　　　　（選填“N1”或“N2”）是原線圈匝數。
（4）造成（3）中的誤差的原因可能為　　　　。
A.原線圈上的電流產生熱量
B.副線圈上的電流產生熱量
C.變壓器鐵芯漏磁
D.原線圈輸入電壓發生變化
（5）為了減小能量傳遞過程中的損失，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成。作為橫檔的鐵芯Q的硅鋼片應按照下列哪種方法設計　　　　。
三、理想變壓器的基本關系
1.電壓關系
（1）只有一個副線圈時，=　　　　。
當n2>n1時，U2　　　　U1，變壓器使電壓升高，是升壓變壓器。
當n2（2）有多個副線圈時，===…。
2.功率關系
從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率　　　　　　輸出功率，即P入=P出。
3.電流關系
（1）只有一個副線圈時，U1I1=U2I2或=。
（2）當有多個副線圈時，I1U1=I2U2+I3U3+…或n1I1=n2I2+n3I3+…。
例3　如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u=110sin 60πt（V）的交流電源上，副線圈接有阻值為55 Ω的負載電阻R，原、副線圈匝數之比為1∶2，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是（　　）
A.電壓表的示數為55 V
B.原線圈的輸入功率為880 W
C.副線圈輸出交流電的頻率為60 Hz
D.若在副線圈上電阻R的兩端再并聯一個阻值為55 Ω的定值電阻，則電流表的示數為8 A
例4　（2021·廣東卷）某同學設計了一個充電裝置，如圖所示，假設永磁鐵的往復運動在螺線管中產生近似正弦式交流電，周期為0.2 s，電壓最大值為0.05 V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數比為1∶60，下列說法正確的是（　　）
A.交流電的頻率為10 Hz
B.副線圈兩端電壓最大值為3 V
C.變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強弱無關
D.充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率
例5　如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數為1 000，兩個副線圈的匝數分別為n2=50和n3=100，L1是“6 V　2 W”的小燈泡，L2是“12 V　4 W”的小燈泡，當原線圈接上交變電壓時，L1、L2都正常發光，那么，原線圈中的電流為（　　）
A. A B. A
C. A D. A
答案精析
一、
2.閉合鐵芯　原線圈　副線圈　3.互感現象
例1　AC　［原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效地傳送電能，故A正確；鐵芯不用整塊金屬做成是為了防止渦流產生較多的熱量從而燒壞變壓器，故B錯誤；變壓器原、副線圈交變電流的頻率相同，故C正確；變壓器對恒定電流不起作用，D錯誤。］
二、
4.=　6.（1）斷開　（3）最大量程
7.能量損耗
例2　（1）AB　（2）C　（3）N2　（4）ABC
（5）D
解析　（1）“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”的實驗，需要器材是學生電源，提供低壓交流電，同時還需要交流電壓表來測量電壓及可拆變壓器和導線，結合題目給定的器材，圖A是干電池，B是條形磁鐵，C學生電源，提供低壓交流電，D是多用電表，故不需要的是A、B。
（2）根據實驗原理可知，原線圈應接交流電壓，副線圈接電壓表，應用交流電壓擋。故選C。
（3）若某次實驗中用匝數N1=400匝、N2=800匝的變壓器，測得的電壓分別為U1=3.6 V、U2=8.2 V，則有<，因為變壓器不是理想的，存在有漏磁、線圈電阻大、鐵芯發熱、導線發熱等電能損耗，即副線圈電壓小于原線圈電壓的一半，則N2一定是原線圈，N1為副線圈。
（4）原、副線圈上通過的電流產生熱量，鐵芯在交變磁場作用下發熱，都會使變壓器輸出功率發生變化，從而導致電壓比與匝數比有差別，故A、B正確；
變壓器鐵芯漏磁，從而導致電壓比與匝數比不等，故C正確；
原線圈輸入電壓發生變化，不會影響電壓比和匝數比，故D錯誤。
（5）根據題意可知，由于變壓器工作時會在鐵芯Q中存在變化的磁通量，為了減小能量傳遞過程中的損失，應盡可能使鐵芯Q中不產生較大的渦流，如圖所示，應通過相互絕緣的硅鋼片使平行于efgh的各平面和平行于abfe的各平面都不能形成閉合回路，所以作為橫檔的鐵芯Q的硅鋼片應按照平行于adhe平面的形式設計。故選D。
三、
1.（1）　>　<　2.等于
例3　B　［因為原線圈電壓關系u=110sin 60πt（V），故可知原線圈電壓有效值為110 V，原、副線圈匝數之比為1∶2，所以有=，解得電壓表的示數U2=220 V，故A錯誤；
因副線圈的功率為P== W=880 W，輸入功率等于輸出功率，故B正確；
根據原線圈電壓關系式可知該交流電的頻率為f==30 Hz，C錯誤；
若在副線圈上電阻R的兩端再并聯一個阻值為55 Ω的定值電阻，可知總電阻為：R總== Ω=27.5 Ω，所以副線圈電流為I2== A=8 A，
根據=可知原線圈電流即電流表示數為I1=16 A，故D錯誤。］
例4　B　［周期為T=0.2 s，頻率為f==5 Hz，故A錯誤；由理想變壓器原理可知=，解得副線圈兩端的最大電壓為U2=U1=3 V，故B正確；根據法拉第電磁感應定律可知，永磁鐵磁場越強，線圈中產生的感應電動勢越大，變壓器的輸入電壓會越大，故C錯誤；由理想變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯誤。］
例5　C　［兩燈泡都正常發光，則U2=6 V，原線圈兩端電壓U1=U2=×6 V=120 V，副線圈上總的輸出功率P出=PL1+PL2=2 W+4 W=6 W，原線圈上輸入功率P入=P出=6 W，原線圈中的電流I1== A= A，故選項C正確。］(共55張PPT)
DISANZHANG
第三章
第三節　變壓器
1.了解變壓器的構造及工作原理(重點)。
2.通過實驗探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數的關系(重點)。
3.掌握理想變壓器原、副線圈電壓、電流、功率的關系(重難點)。
學習目標
一、認識變壓器
二、實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系
課時對點練
內容索引
三、理想變壓器的基本關系
認識變壓器
一
1.變壓器是用于改變交流電壓的設備。
2.變壓器的構造
如圖，變壓器是由 和繞在鐵芯上的線圈組成的。與交流電源連接的線圈稱為 ，也稱為初級線圈；與負載連接的線圈稱為_____
____，也稱為次級線圈。
閉合鐵芯
原線圈
副線
圈
3.變壓器的原理
變壓器工作的基本原理是利用 。當原線圈上加交變電壓時，原線圈中便有交變電流，并在鐵芯中激發交變的磁通量，這個交變的磁通量又在副線圈內產生感應電動勢和感應電流，它反過來通過互感磁通又影響到原線圈。如果在副線圈兩端接入負載構成閉合回路，則回路中就會形成交變電流。
說明：變壓器不改變交變電流的周期和頻率。
互感現象
　(多選)關于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是
A.原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效
地傳送電能
B.鐵芯不用整塊金屬做成，是為了防止原、副線圈短路，造成危險
C.變壓器不改變交變電流的頻率
D.當原線圈接入恒定電流時，副線圈也有電壓輸出
例1
√
√
原、副線圈纏繞在一個閉合鐵芯上，是為了減少磁場能的損失，有效地傳送電能，故A正確；
鐵芯不用整塊金屬做成是為了防止渦流產生較多的熱量從而燒壞變壓器，故B錯誤；
變壓器原、副線圈交變電流的頻率相同，故C正確；
變壓器對恒定電流不起作用，D錯誤。
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實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系
二
1.實驗思路
交變電流通過原線圈時在鐵芯中產生變化的磁場，副線圈中產生感應電動勢，其兩端有輸出電壓。線圈匝數不同時輸出電壓不同，實驗通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓與匝數的關系。
2.實驗器材
兩只多用電表、學生電源(低壓交流電源)、開關、可拆變壓器、導線若干。原理如圖：
3.實驗步驟
(1)按圖乙所示連接好電路，將兩個多用電表調到交流電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數。
(2)接通學生電源，閉合開關，讀出電壓值，并記錄在表格中。
(3)保持原、副線圈匝數不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值。
(4)保持輸入電壓、原線圈的匝數不變，多次改變副線圈的匝數，記錄每次的副線圈匝數和對應的電壓值。
4.實驗結論
在誤差允許的范圍內，原、副線圈的電壓之比，等于原、副線圈的匝數比，即=。
5.誤差分析
由于存在能量損耗以及漏磁，所以副線圈測量電壓值應小于理論變壓值。
6.注意事項
(1)在改變學生電源的電壓、線圈匝數前均要先 開關，再進行操作。
(2)為了保證人身安全，學生電源的電壓不能超過12 V，通電時不能用手接觸裸露的導線和接線柱。
斷開
(3)為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用_________擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當的擋位進行測量。
7.理想變壓器：沒有 的變壓器稱為理想變壓器，它是一個理想
化模型。
(1)原、副線圈中的電流產生的磁場完全束縛在閉合鐵芯內，即無“漏磁”。
(2)原、副線圈不計電阻，電流通過時不產生焦耳熱，即無“銅損”。
(3)閉合鐵芯中的渦流為零，即無“鐵損”。
最大量程
能量損耗
　在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數關系”的實驗中：
(1)下列儀器中不需要的是　　　。
例2
AB
“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”的實驗，需要器材是學生電源，提供低壓交流電，同時還需要交流電壓表來測量電壓及可拆變壓器和導線，結合題目給定的器材，圖A是干電池，B是條形磁鐵，C學生電源，提供低壓交流電，D是多用電表，故不需要的是A、B。
(2)實驗時原線圈接在電源上，用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是　　 。
A.原線圈接直流電壓，多用電表用直流電壓擋
B.原線圈接直流電壓，多用電表用交流電壓擋
C.原線圈接交流電壓，多用電表用交流電壓擋
D.原線圈接交流電壓，多用電表用直流電壓擋
C
根據實驗原理可知，原線圈應接交流電壓，副線圈接電壓表，應用交流電壓擋。故選C。
(3)若某次實驗中使用匝數N1=400匝、N2=800匝的變壓器，測得的電壓分別U1=3.6 V、U2=8.2 V，據此可知　　　(選填“N1”或“N2”)是原線圈匝數。
N2
若某次實驗中用匝數N1=400匝、N2=800匝的變壓器，測得的電壓分別為U1=3.6 V、U2=8.2 V，則有<，因為變壓器不是理想的，存在有漏磁、線圈電阻大、鐵芯發熱、導線發熱等電能損耗，即副線圈電壓小于原線圈電壓的一半，則N2一定是原線圈，N1為副線圈。
(4)造成(3)中的誤差的原因可能為　　 　。
A.原線圈上的電流產生熱量 B.副線圈上的電流產生熱量
C.變壓器鐵芯漏磁 D.原線圈輸入電壓發生變化
ABC
原、副線圈上通過的電流產生熱量，鐵芯在交變磁場作用下發熱，都會使變壓器輸出功率發生變化，從而導致電壓比與匝數比有差別，故A、B正確；
變壓器鐵芯漏磁，從而導致電壓比與匝數比不等，故C正確；
原線圈輸入電壓發生變化，不會影響電壓比和匝數比，故D錯誤。
(5)為了減小能量傳遞過程中的損失，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成。作為橫檔的鐵芯Q的硅鋼片應按照下列哪種方法設計　　　。
D
根據題意可知，由于變壓器工作時會在鐵芯Q中存在變化
的磁通量，為了減小能量傳遞過程中的損失，應盡可能使
鐵芯Q中不產生較大的渦流，如圖所示，應通過相互絕緣的硅鋼片使平行于efgh的各平面和平行于abfe的各平面都不能形成閉合回路，所以作為橫檔的鐵芯Q的硅鋼片應按照平行于adhe平面的形式設計。故選D。
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理想變壓器的基本關系
三
1.電壓關系
(1)只有一個副線圈時，= 。
當n2>n1時，U2 U1，變壓器使電壓升高，是升壓變壓器。
當n2(2)有多個副線圈時，===…。
2.功率關系
從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率 輸出功率，即P入=P出。
>
<
等于
3.電流關系
(1)只有一個副線圈時，U1I1=U2I2或=。
(2)當有多個副線圈時，I1U1=I2U2+I3U3+…或n1I1=n2I2+n3I3+…。
　如圖所示，理想變壓器的原線圈接在u=110sin 60πt(V)的交流電源上，副線圈接有阻值為55 Ω的負載電阻R，原、副線圈匝數之比為1∶2，電流表、電壓表均為理想電表。下列說法正確的是
A.電壓表的示數為55 V
B.原線圈的輸入功率為880 W
C.副線圈輸出交流電的頻率為60 Hz
D.若在副線圈上電阻R的兩端再并聯一個阻值為55 Ω的定值電阻，則電流
表的示數為8 A
例3
√
因為原線圈電壓關系u=110sin 60πt(V)，故可知原
線圈電壓有效值為110 V，原、副線圈匝數之比為1∶
2，所以有=，解得電壓表的示數U2=220 V，故
A錯誤；
因副線圈的功率為P== W=880 W，輸入功率等于輸出功率，故
B正確；
根據原線圈電壓關系式可知該交流電的頻率為f==30 Hz，C錯誤；
若在副線圈上電阻R的兩端再并聯一個阻值為55 Ω的
定值電阻，可知總電阻為：R總== Ω=27.5 Ω，所
以副線圈電流為I2== A=8 A，
根據=可知原線圈電流即電流表示數為I1=16 A，故D錯誤。
　(2021·廣東卷)某同學設計了一個充電裝置，如圖所示，假設永磁鐵的往復運動在螺線管中產生近似正弦式交流電，周期為0.2 s，電壓最大值為0.05 V，理想變壓器原線圈接螺線管，副線圈接充電電路，原、副線圈匝數比為1∶60，下列說法正確的是
A.交流電的頻率為10 Hz
B.副線圈兩端電壓最大值為3 V
C.變壓器輸入電壓與永磁鐵磁場強弱無關
D.充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率
例4
√
周期為T=0.2 s，頻率為f==5 Hz，故A錯誤；
由理想變壓器原理可知=，解得副線圈兩
端的最大電壓為U2=U1=3 V，故B正確；
根據法拉第電磁感應定律可知，永磁鐵磁場越強，線圈中產生的感應電動勢越大，變壓器的輸入電壓會越大，故C錯誤；
由理想變壓器原理可知，充電電路的輸入功率等于變壓器的輸入功率，故D錯誤。
　如圖所示，理想變壓器原線圈的匝數為1 000，兩個副線圈的匝數分別為n2=50和n3=100，L1是“6 V　2 W”的小燈泡，L2是“12 V　4 W”的小燈泡，當原線圈接上交變電壓時，L1、L2都正常發光，那么，原線圈中的電流為
A. A B. A
C. A D. A
例5
√
兩燈泡都正常發光，則U2=6 V，原線圈兩端電壓U1
=U2=×6 V=120 V，副線圈上總的輸出功率P出
=PL1+PL2=2 W+4 W=6 W，原線圈上輸入功率P入=P出
=6 W，原線圈中的電流I1== A= A，故選項C正確。
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課時對點練
四
考點一　變壓器基本原理的理解
1.關于理想變壓器的工作原理，以下說法正確的是
A.通有正弦式交變電流的原線圈產生的磁通量不變
B.穿過原、副線圈的磁通量在任何時候都不相等
C.穿過副線圈磁通量的變化使得副線圈產生感應電動勢
D.原線圈中的電流通過鐵芯流到了副線圈
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基礎對點練
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通有正弦式交變電流的原線圈產生的磁通量Φ是變化的，A錯誤；
因理想變壓器無漏磁，穿過原、副線圈的磁通量相等，B錯誤；
由互感現象知，C正確；
原線圈中的電能轉化為磁場能又轉化為副線圈中的電能，原、副線圈通過磁場聯系在一起，電流不通過鐵芯，D錯誤。
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考點二　實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系
2.某同學用如圖所示的可拆變壓器做“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系”實驗。該同學原線圈接“0”“8”接線柱，副線圈接“0” “1”接線柱，原線圈兩端連接在學生電源10 V擋，用電壓表測得副線圈兩端的電壓為0.4 V，這與其他小組的實驗結果明顯不一致。下列說法可能正確的是
A.鐵芯沒有閉合，漏磁過多
B.原線圈應接在學生電源直流電壓輸出端
C.只增加原線圈的匝數就可以增大原線圈的輸入電壓
D.只增加原線圈的匝數就可以增大副線圈的輸出電壓
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若變壓器為理想變壓器，則有U2=U1=×10 V=
1.25 V，用電壓表測得副線圈兩端的電壓為0.4 V，
比1.25 V小得多，可能是鐵芯沒有閉合，漏磁過多，
故A正確；
原線圈應接在學生電源交流電壓輸出端，故B錯誤；
只增加原線圈的匝數，則原線圈的輸入電壓保持不變，副線圈的輸出電壓減小，故C、D錯誤。
12
3.(2023·廣州六中高二校考)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”某次實驗中，小唐同學采用了如圖甲所示的變壓器。
(1)為了確保實驗的安全，下列做法正確的是　　　。
A.為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓
不要超過12 V
B.即使副線圈不接用電器，原線圈也不能長時間通電
C.為使接觸良好，通電時應用手直接捏緊裸露的接線柱
D.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測
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BD
甲
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變壓器改變的是交流，因此為了人身安全，原線圈兩
端只能使用低壓交流電源，所用交流電壓不超過12 V，
而用直流電源變壓器不能工作，故A錯誤；
即使副線圈不接用電器，原線圈處于空載也有一定的
電損，則原線圈也不能長時間通電，故B正確；
實驗通電時，用手接觸裸露的導線、接線柱，這樣無形之中，將人體并聯在電路中，導致所測數據不準確，故C錯誤；
使用多用電表測電壓時，先用最大量程擋試測，再選用恰當的擋位進行測量，故D正確。
(2)小唐同學把交流電源接在a、b兩端，當Uab=12 V時，用多用電表交流電壓10 V擋測量c、d兩端電壓，測量結果如圖乙所示，則Ucd=　　　V。a、b兩端匝數與c、d兩端匝數之比是　 　。
A.2∶1 B.3∶1
C.4∶1 D.5∶1
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5.6
A
電壓擋10 V的量程精度為0.2 V，估讀到0.1 V，則Ucd=5.6 V ，根據理想變壓器的電壓比等于匝數比，有=== ，考慮變壓器有一定的電能損失，則最接近的匝數比為2∶1，故選A。
考點三　變壓器的基本規律
4.(2024·汕頭市高二期中)如圖所示為某充電器的參數，下列說法正確的是
A.參數中AC是指直流電
B.220 V指電壓最大值
C.充電器的輸入端線圈匝數與輸出端線圈
匝數比值為20∶1
D.50 Hz說明充電時輸入端電流方向1 s內變化50次
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參數中AC是指交流電，故A錯誤；
220 V指電壓有效值，故B錯誤；
充電器的輸入端線圈匝數與輸出端線圈
匝數比值為===，故C正確；
50 Hz說明充電時輸入端電流方向1 s內變化100次，故D錯誤。
5.(2024·肇慶市高二期末)利用如圖所示的理想變壓器為用戶供電，原、副線圈匝數分別為n1、n2，原、副線圈兩端的電壓分別為U1、U2，通過的電流分別為I1、I2，變壓器原線圈的輸入功率為P1，副線圈的輸出功率為P2，穿過原、副線圈的磁通量分別為Φ1、Φ2。下列關系式成立的是
A.U1∶U2=n1∶n2
B.I1∶I2=n1∶n2
C.P1∶P2=n1∶n2
D.Φ1∶Φ2=n1∶n2
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根據理想變壓器的電壓與線圈匝數關系得=，
A正確；
根據理想變壓器的電流與線圈匝數關系得=，
B錯誤；
理想變壓器原、副線圈的功率不變，穿過原、副線圈的磁通量也不變，即P1=P2，Φ1=Φ2
C、D錯誤。
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6.如圖所示，將理想變壓器原線圈接在電壓瞬時值u=220sin 50πt(V)的交流電源上，在副線圈兩端并聯接入4個規格均為“11 V　22 W”燈泡，燈泡均正常發光。下列說法正確的是
A.交變電流的頻率為50 Hz
B.變壓器的輸入功率為88 W
C.理想電流表的示數為0.1 A
D.變壓器原、副線圈的匝數比為20∶1
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根據原線圈電壓瞬時值表達式可知，交變電流的
頻率為f==25 Hz，故A錯誤；
根據能量守恒可知，變壓器的輸入功率為P=4×22 W=88 W，故B正確；
原線圈電壓的有效值為220 V，則理想電流表的示數為I1===
0.4 A，故C錯誤；
根據變壓器規律有，變壓器原、副線圈的匝數比為===，故
D錯誤。
7.某理想變壓器原、副線圈的匝數之比為1∶10，當輸入電壓增加20 V時，輸出電壓
A.降低2 V B.增加2 V
C.降低200 V D.增加200 V
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由==，代入數據得ΔU2=200 V，故D正確。
8.(多選)如圖所示的元件為可將220 V降為11 V的變壓器，該變壓器可視為理想變壓器，有a、b、c、d四個引線，b、c引線明顯比a、d引線粗。已知引線越粗能承載的電流越大，則下列說法正確的是
A.a、d端應接入220 V交變電流
B.該變壓器可以用于直流電變壓
C.a、d端和b、c端線圈的匝數比為1∶20
D.a、d端和b、c端電流大小之比為1∶20
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根據輸入功率和輸出功率相等，由P=UI知
接220 V的線圈電流小，接11 V的線圈電流大，b、c
引線明顯比a、d引線粗，已知引線越粗能承載的電
流越大，即b、c引線能承載的電流大，接11 V的線圈，所以a、d端應接入220 V交變電流，A正確；
變壓器工作原理是互感現象，不可以用于直流電變壓，B錯誤；
a、d端和b、c端線圈的匝數比===，C錯誤；
根據I1U1=I2U2，a、d端和b、c端電流大小之比==，D正確。
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9.(2024·深圳市高二期末)電蚊拍利用高壓電擊網來擊殺飛近的蚊蟲。如圖所示，將3 V直流電壓通過轉換器轉變為正弦交變電壓u=3sin 10 000πt(V)，再將其加在理想變壓器的原線圈上，副線圈兩端接電擊網，電壓峰值達到2 100 V時可擊殺蚊蟲，正常工作時
A.交流電壓表的示數為3 V
B.電擊網上的高頻電壓的頻率為10 000 Hz
C.副線圈與原線圈匝數比需滿足≥700
D.將3 V直流電壓連接在變壓器的原線圈兩端，電蚊拍也可以正常工作
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正弦交變電壓的有效值為U== V=
V，交流電壓表的示數為 V，
故A錯誤；
電擊網上的高頻電壓的周期為T== s= s，則電擊網上的高頻電壓的頻率為f==5 000 Hz，故B錯誤；
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根據變壓器原、副線圈電壓比等于匝數
比，可知副線圈與原線圈匝數比需滿足
=≥=700，故C正確；
將3 V直流電壓連接在變壓器的原線圈兩端，副線圈不會產生感應電動勢，電蚊拍不可以正常工作，故D錯誤。
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10.教學用發電機能夠產生正弦式交變電流。利用該發電機(內阻可忽略)通過理想變壓器向定值電阻R供電，電路如圖所示，理想交流電流表A、理想交流電壓表V的示數分別為I、U，R消耗的功率為P。若發電機線圈的轉速變為原來的，則
A.R消耗的功率變為P
B.電壓表V的示數變為U
C.電流表A的示數變為2I
D.通過R的交變電流頻率不變
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發電機線圈的轉速變為原來的
，由E=，ω=2πf知，原
線圈中輸入電壓變為原來的=，則U2變為原來的，副線
圈交變電流的頻率與原線圈相等，B正確，D錯誤；
由I2=可知通過R的電流也變為原來的=
，即電流表A的示數變為I，C錯誤；
R消耗的功率P2==P，A錯誤。
12
11.某車床供電示意圖如圖所示，理想變壓器原線圈兩端連接有效值為350 V的交流電源，兩副線圈分別連接電機和兩個相同的指示燈(連接電機的副線圈簡稱副線圈1，連接指示燈的副線圈簡稱副線圈2)，電機的電壓為118 V，指示燈的電壓為22 V，S為指示燈中的一條支路的開關。下列說法正確的是
A.S閉合后，副線圈2兩端的電壓減小
B.S閉合后，電源的輸出功率增大
C.S閉合后，副線圈1中的電流比副線圈2中的電流增加得多
D.原線圈和副線圈1的電流之比I1∶I2=59∶175
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S閉合后，由于理想變壓器匝數及輸入電壓不變，
因此副線圈2兩端的電壓不變，但由于S閉合后，
副線圈2中又接入了燈泡，則電源的輸出功率由
P出=PM+PL變為P出'=PM+2PL
即電源的輸出功率變大，故A錯誤，B正確；
S閉合后，由于輸入電壓及原線圈與副線圈的匝數比不變，因此副線圈1中的電壓不變，則可知副線圈1中的電流不變，故C錯誤；
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由題已知U1=350 V，U2=118 V
則有===
而根據U1I1=U2I2+U3I3，==
可得n1I1=n2I2+n3I3
若只有一個副線圈，則原、副線圈中電流比等于匝數的反比，可得原線圈和副線圈1的電流之比I1∶I2=59∶175，但該變壓器有兩個副線圈，根據原、副線圈中電流與匝數的關系可知I1∶I2≠59∶175，故D錯誤。
12.(多選)(2024·汕尾市高二期末)如圖所示為某電吹風的電路圖，扇形金屬觸片P處于不同位置時，電吹風可處于停機、吹熱風、吹冷風三種工作狀態。變壓器為理想變壓器，當P使b、c接觸時，標有“6 V 6 W”的小風扇正常工作，下列說法正確的是
A.該狀態電吹風吹的是冷風
B.該狀態小風扇兩端電壓最大值為6 V
C.該狀態流過小風扇的電流小于1 A
D.變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2=110∶3
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該狀態P使b、c接觸時，電吹風吹的是冷風，
故A正確；
該狀態小風扇兩端電壓有效值為6 V，故B
錯誤；
該狀態流過小風扇的電流I==1 A，故C錯誤；
變壓器原、副線圈的匝數比n1∶n2=U1∶U2=220 V∶6 V=110∶3，故D正確。
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