资源简介

第三章　第3节　变压器
(分值：100分)
选择题1～2，4～10题，每小题10分，共90分。
基础对点练
题组一　变压器的原理
1.(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相等的物理量是(　　)
每匝线圈中磁通量的变化率
交变电流的频率
原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
2.(多选)关于变压器，下列说法正确的是(　　)
变压器工作的基础是自感现象
在原线圈中，电能转化为磁场能
电能能够从原线圈传递到副线圈，是因为原、副线圈通过导线连在一起
当原线圈接入大小不断变化的直流电时，副线圈也有电压输出
题组二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
3.(6分)(2024·福建泉州高二期末)某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。
(1)先将图甲中的零件组装成图乙中的变压器。再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈输出电压U2随时间t变化的图像如图丙所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1～t2时间内进行的操作是________(2分)。
A.减少了原线圈的匝数
B.减少了原线圈的输入电压
C.增大了交流电源的频率
D.拔掉了变压器铁芯Q
(2)用匝数na＝50匝和nb＝150匝的变压器，实验测量数据如下表。
Ua/V 1.25 2.61 3.30
Ub/V 3.80 7.92 9.98
根据测量数据可判断连接电源的线圈是__________(2分)(选填“na”或“nb”)。
(3)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为________(2分)。
A.原、副线圈通电发热
B.铁芯在交变磁场作用下产生涡流
C.变压器铁芯“漏磁”
D.原线圈输入电压发生变化
题组三　理想变压器的基本规律的应用
4.(2024·广东深圳高二期中)如图，可以将电压升高供给电灯的变压器是(　　)
A B
C D
5.(多选)如图所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交流电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A。以下判断正确的是(　　)
变压器输入功率为484 W
通过原线圈的电流的有效值为0.6 A
通过副线圈的电流的最大值为2.2 A
变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3
6.(2024·湖北武汉高二期中)对如图甲所示的理想变压器，副线圈回路中接有阻值为R＝10 Ω的电阻，现给变压器原线圈加上如图乙所示的正弦交流电，开关S闭合后电压表的示数为50 V，下列说法正确的是(　　)
理想变压器原、副线圈匝数之比为3∶1
理想变压器原线圈的电压为100 V
理想变压器原线圈的电流为2.5 A
变压器输出功率为500 W
题组四　常见的变压器
7.(2024·四川成都高二期末)如图所示，l1和l2是输电线，所接入的电压互感器变压比为100∶1，电流互感器变流比为100∶1，在图中空圈内应接入何种电表？若所接入的电压表示数为220 V，电流表示数为1 000 A，则输电线路中的功率为多少(　　)
1应接入电压表，输电线路中的功率为2.2×109 W
1应接入电流表，输电线路中的功率为2.2×109 W
2应接入电压表，输电线路中的功率为2.2×105 W
2应接入电流表，输电线路中的功率为2.2×105 W
8.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如图所示。电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab；cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd。为了使交流电流表能正常工作，则(　　)
ab接MN、cd接PQ，Iabab接MN、cd接PQ，Iab>Icd
ab接PQ、cd接MN，Iabab接PQ、cd接MN，Iab>Icd
综合提升练
9.如图甲、乙所示电路中，当A、B接10 V交变电压时，C、D间电压为4 V，M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也为4 V。现把C、D间接4 V交流，P、Q间接4 V直流，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压(　　)
10 V　10 V 10 V　4 V
4 V　10 V 10 V　0
10.教学用发电机能够产生正弦式交变电流。利用该发电机(内阻可忽略)通过理想变压器向定值电阻R供电，电路如图所示，理想交流电流表、理想交流电压表的读数分别为I、U，R消耗的功率为P。若发电机线圈的转速变为原来的，则(　　)
R消耗的功率变为P
电压表的读数变为U
电流表的读数变为2I
通过R的交变电流频率不变
11.(4分)(2024·浙江宁波高二期末)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，小胡同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究。
(1)本实验中，除可拆变压器外，下列器材中还需要的有________(1分)。
A.低压直流电源 B.交流电压表
C.刻度尺 D.开关、导线若干
(2)小胡同学将图中变压器的原线圈接线柱0、8与低压直流电源的输出端相连，选择开关置于12 V挡，则与副线圈0、2接线柱相连的电表示数可能是________(1分)。
A.48.0 V B.4.0 V
C.3.6 V D.0 V
(3)小胡正确选材并接线后，记录如下表所示四组实验数据。
N1/匝 100 100 200 200
N2/匝 200 400 400 800
U1/V 2.10 1.95 5.22 2.35
U2/V 4.28 8.00 10.60 9.64
分析表中数据可知，N1一定是________(2分)线圈的匝数(填“原”或“副”)。
第3节　变压器
1.ABC
2.BD　[变压器工作的基础是互感现象，故A错误；在原线圈中电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化成电能，电能是通过磁场从原线圈传递到副线圈的，故B正确，C错误；当变压器原线圈接入大小变化的直流电时，穿过原、副线圈的磁通量也变化，副线圈有电压输出，故D正确。]
3.(1)A　(2)nb　(3)D
解析　(1)由图丙知，t1时刻前的电压值小于t2时刻后的电压值，而周期不变，根据＝，减少原线圈的匝数，副线圈输出电压U2增大，故A正确；若减少原线圈的输入电压，副线圈输出电压U2减小，故B错误；只增大交流电源的频率，不能改变副线圈输出电压U2，故C错误；拔掉变压器铁芯Q，副线圈输出电压U2减小，故D错误。
(2)由表中数据可知，≠，变压器存在漏磁现象，副线圈两端测量值小于理论值，所以连接电源的线圈是nb。
(3)原、副线圈通电发热、铁芯在交变磁场作用下产生涡流，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，故A、B不符合题意；变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，故C不符合题意；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故D符合题意。
4.B　[只有交流电才能通过变压器实现变压，且升压变压器的原线圈匝数比副线圈的匝数要少，满足上面两个条件的只有选项B。]
5.BD　[由于用电器正常工作，所以U2＝60 V，变压器的输入功率P1＝P2＝I2U2＝2.2×60 W＝132 W，选项A错误；由＝得＝＝＝，选项D正确；由＝得I1＝I2＝×2.2 A＝0.6 A，选项B正确；根据I＝得通过副线圈的电流的最大值I2m＝I2＝ A，选项C错误。]
6.C　[根据图乙可知变压器原线圈的输入电压的有效值为100 V，根据变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系，有＝＝＝，故A、B错误；根据欧姆定律可知副线圈中的电流为I2＝＝ A＝5 A，再根据变压器原、副线圈电流和匝数的关系，有＝，可得理想变压器原线圈的电流为I1＝＝ A＝2.5 A，故C正确；变压器的输出功率为P2＝U2I2＝50×5 W＝250 W，故D错误。]
7.A　[由图可知与1表相接的为电压互感器，1应接入电压表；与2表相接的为电流互感器，2应接入电流表。电压表示数为220 V，电流表示数为1 000 A，可知输电线路的电压和电流分别为U＝22 000 V，I＝105 A，所以输电线路中的功率为P＝UI＝2.2×109 W，故A正确。]
8.B　[电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少，根据电流关系I1n1＝I2n2知Iab>Icd，交流电流表应接在电流较小的一侧，故选项B正确。]
9.B　[对于题图甲，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，相当于一个降压变压器，两边电压之比等于两边线圈的匝数之比，当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，相当于一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流时，A、B间将得到10 V交流。题图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比。但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等，所以当P、Q接4 V直流时，M、N两端的电压也是4 V，故B正确。]
10.B　[发电机线圈的转速变为原来的，则交变电流频率变为原来的，则通过R的交变电流频率也变为原来的，故D错误；由E＝知，原线圈中输入电压变为原来的，根据＝，则U2变为原来的，即U2＝U，则通过R的电流变为原来的，R消耗的功率P2＝＝P，故B正确，A、D错误；根据＝，原线圈上的电流也变为原来的，即电流表的读数变为I，故C错误。]
11.(1)BD　(2)D　(3)副
解析　(1)本实验中选用低压交流电源，故用交流电压表测副线圈电压，另实验还需要开关、导线若干，故选B、D。
(2)变压器的原线圈与低压直流电源的输出端相连，可知副线圈中磁通量不变，则副线圈中无感应电流，即副线圈所接电表无示数，故D正确。
(3)由表中数据可得，在误差允许范围内变压器原、副线圈的电压比等于匝数比，即＝，由于存在漏磁、铁芯发热、导线发热等影响电压，则变压器的副线圈两端测得的电压略小于理想值，故可知N1一定是副线圈的匝数。第3节　变压器
学习目标　1.了解变压器的构造及工作原理。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。3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系。4.了解几种常见的变压器。
知识点一　变压器的原理
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示。小灯泡可能发光吗？说出你的道理；如果把线圈与学生电源的直流输出端相连，小灯泡可能发光吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.构造：变压器是由　　　　　　　和绕在铁芯上的两个　　　　组成的，如图所示。
2.原线圈：与　　　　　　连接的线圈叫作原线圈，也叫初级线圈。
副线圈：与　　　　连接的线圈叫作副线圈，也叫次级线圈。
3.工作原理
　　　　现象是变压器工作的基础。电流通过原线圈时在铁芯中激发　　　　，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生　　　　　　，副线圈能够输出电流。
4.变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成　　　　的能量，通过铁芯使变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了　　　　的能量。
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，只改变电压大小
D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（1）变压器不改变交变电流的周期和频率。
（2）变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用。
（3）变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。
知识点二　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
多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干。
3.实验步骤
（1）如图所示，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，读出电压值，并记录在表格中。
（3）保持匝数不变，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，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。
4.数据处理
（1）将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表
原线圈 匝数n1 副线圈 匝数n2 原线圈 电压U1 副线圈 电压U2
100 300 2 V
100 400 2 V
300 400 4 V
400 400 4 V
400 100 8 V
400 100 4 V
（2）由表格数据得出结论
①当原线圈匝数和输入电压不变时，随着副线圈匝数增加，输出电压增大。进一步研究可知，副线圈电压与副线圈匝数成正比。
②当副线圈匝数和输入电压不变时，随着原线圈匝数增加，副线圈输出电压变小。进一步研究可知，副线圈电压与原线圈匝数成反比。
5.实验结论
实验分析表明，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝。
6.注意事项
（1）在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，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，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再用适当的挡位进行测量。
7.实验误差分析
（1）实验所用变压器存在各种损耗。
（2）多用电表的读数存在误差。
例2 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中。
（1）为了确保实验的安全，下列做法正确的是　　　　。
A.为了保证人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V
B.连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源
C.因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线和接线柱
D.为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
（2）某实验小组通过实验，记录的数据如下表：
原线圈匝数n1（匝） 100 200 400 400
副线圈匝数n2（匝） 400 400 200 800
原线圈两端的电压U1（V） 1.96 4.90 8.00 4.86
副线圈两端的电压U2（V） 7.80 9.76 3.90 9.64
通过分析实验数据可得出的实验结论是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练1 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
（1）原线圈中接入的电源是　　　　。
A.接入电压为220 V交流电源
B.接入学生电源12 V以下直流输出端
C.接入学生电源12 V以下交流输出端
（2）如图所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是　　　　。
A.与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B.若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C.若仅增加副线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将变亮
知识点三　电压与匝数的关系
1.变压器的作用：能改变交变电流的电压。
2.理想变压器
没有　　　　　　的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个　　　　　　。
3.对理想变压器的理解
（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”。
4.电压关系
（1）只有一个副线圈时，＝　　　　。
当n2>n1时，U2　　　　U1，变压器使电压升高，是　　　　变压器。
当n2（2）有多个副线圈时，＝＝＝…
5.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。
6.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＋…。
例3 （多选）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝2∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻RL＝6 Ω，A、B端输入电压u1＝12sin（100πt）V。下列说法正确的是（　　）
A.电流频率为50 Hz
B.电压表的示数为24 V
C.电流表的示数为0.5 A
D.变压器的输入功率为6 W
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练2 （2023·北京卷，7）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12 V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（　　）
A.仅增加原线圈匝数
B.仅增加副线圈匝数
C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍
D将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈
知识点四　常见的变压器及应用
1.自耦变压器
如图所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用。
规律：自耦变压器只有一个线圈，每匝线圈产生的电动势E＝相同，故＝成立。
2.互感器
（1）电压互感器：并联在被测电路中，实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2。如图甲所示。
（2）电流互感器：串联在被测电路中，实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2。如图乙所示。
例4 一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中（　　）
A.U2>U1，U2降低 B.U2>U1，U2升高
C.U2听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练3 （2024·山东临沂高二期中）互感器又称仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。它能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于测量或保护系统。如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，交流电压表的示数为100 V，交流电流表的示数为1 A，则（　　）
A.a是交流电压表，b是交流电流表
B.T2的原、副线圈匝数比为2 200∶1
C.高压线路输送的电流为1 A
D.高压线路输送的电功率为2×104 kW
随堂对点自测
1.（变压器的原理）关于变压器的工作原理，以下说法正确的是（　　）
A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变
B.变压器是依靠自感过程进行工作的
C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势
D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
2.（探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系）（多选）如图所示，在用可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时，下列说法正确的是（　　）
A.用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈
B.测量原、副线圈的电压，可用直流电压表
C.原线圈按0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压
D.为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响
3.（变压器基本关系的应用）如图甲所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接在一个交流电源上，交变电压随时间变化的规律如图乙所示，副线圈所接的负载电阻是11 Ω。则下列说法中正确的是（　　）
A.副线圈输出交变电流周期为0.08 s
B.变压器输入功率与输出功率之比为4∶1
C.电流表的示数为1.25 A
D.电压表的示数为311 V
4.（常见的变压器）如图所示，甲、乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原、副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原、副线圈的匝数比为k2，电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为（　　）
A.k1U，k2I B.k1U，
C.，k2I D.，
第3节　变压器
知识点一
导学　提示　当左边线圈与交流电源相连时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。如果线圈与学生电源的直流输出端相连，右边线圈中不会产生感应电流，小灯泡不发光。
知识梳理
1.闭合铁芯　线圈　2.交流电源　负载　3.互感　磁场　感应电动势　4.磁场　电场
例1 AC　[根据变压器的工作原理知，故A正确；铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B错误；变压器只改变电压，不改变电流的频率，故C正确；变压器对恒定电流不起作用，故D错误。]
知识点二
例2 (1)D　(2)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比
解析　(1)变压器改变的是交流电压，因此为了保证人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，A错误；实验通电前必须要先检查电路是否正确，通电时若用手接触裸露的导线、接线柱等，会将人体并联接入电路中，导致所测数据不准确，同时也有安全隐患，B、C错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故D正确。
(2)分析每组实验数据，可知与的值近似相等，可得出的实验结论是：在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比。
训练1 (1)C　(2)AC
解析　(1)做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，故A、B错误，C正确。
(2)与变压器未通电时相比较，通电时，线圈产生磁性，对横条铁芯具有吸引力，若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；增加原线圈绕制的圈数，根据原、副线圈的电压比等于匝数比可知输出电压减小，灯泡的亮度降低，故B错误；增加副线圈绕制的圈数，输出电压增大，根据欧姆定律可知，小灯泡的亮度将变亮，故C正确。
知识点三
2.能量损耗　理想化模型　4.(1)　>　升压　<　降压
5.等于
例3 AD　[根据u1＝12sin(100πt)V及U＝知，U1＝12 V，f＝＝50 Hz，选项A正确；根据＝得U2＝U1＝×12 V＝6 V，即电压表的示数为6 V，选项B错误；电流表的示数I2＝＝ A＝1 A，选项C错误；根据P1＝P2及P2＝＝ W＝6 W，可知变压器的输入功率为6 W，选项D正确。]
训练2 B　[由＝知，仅增加原线圈匝数n1，副线圈的输出电压U2减小，不能使小灯泡正常发光，故A错误；若仅增加副线圈匝数n2，副线圈的输出电压U2增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正确；若将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，也不能使小灯泡正常发光，故C错误；将两个3.8 V小灯泡并联，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，也不能使小灯泡正常发光，故D错误。]
知识点四
例4 C　[a、b间原线圈的匝数大于c、d间副线圈的匝数，在滑动触头由M点移动到N点的过程中，副线圈的匝数减小，由变压器工作原理＝知，U2训练3 B　[T1两端接在同一根电线上，因此a是交流电流表，T2两端接在两根电线上，因此b是交流电压表，故A错误；变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，所以T2原、副线圈匝数之比为220 000∶100＝2 200∶1，故B正确；变压器原、副线圈的电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为100 A，故C错误；高压线路输送的电功率为P＝UI＝220 kV×100 A＝2.2×104 kW，故D错误。]
随堂对点自测
1.C　[通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量是按照正弦规律周期性变化的，即磁通量Φ变化，故A错误；变压器的工作原理是互感现象，原、副线圈并没有直接相连，故B、D错误；穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势，符合法拉第电磁感应定律，故C正确。]
2.AD　[变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关，因此要用可拆卸的变压器研究，探究线圈电压与匝数的关系采用控制变量法，即先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响，选项A、D正确；变压器不改变直流电压，选项B错误；原线圈匝数大于副线圈匝数时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C错误。]
3.C　[根据图像可知，副线圈输出交变电流周期等于0.02 s，故A错误；变压器输入功率与输出功率之比为1∶1，故B错误；原线圈的电压有效值为U1＝ V＝220 V，则电压表的示数为220 V，故D错误；由＝得副线圈的输出电压为U2＝U1＝×220 V＝55 V，则副线圈电流为I2＝＝ A＝5 A，根据＝，可得原线圈电流为I1＝I2＝×5 A＝1.25 A，则电流表的示数为1.25 A，故C正确。]
4.B　[图甲是电压互感器，是降压变压器，电压表的示数是变压器的输出电压，根据原、副线圈的电压比等于匝数比可以得出输入电压，即U1＝k1U；图乙是电流互感器，是升压变压器，电流表的示数是输出电流，根据变流比可以得出输入电流为I1＝，故B正确，A、C、D错误。](共67张PPT)
第3节　变压器
第三章　交变电流
1.了解变压器的构造及工作原理。
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。
3.掌握理想变压器原、副线圈电压、电流、功率的关系。
4.了解几种常见的变压器。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
知识点一　变压器的原理
知识点三　电压与匝数的关系
知识点四　常见的变压器及应用
知识点一　变压器的原理
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到交流电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上，如图所示。小灯泡可能发光吗？说出你的道理；如果把线圈与学生电源的直流输出端相连，小灯泡可能发光吗？
提示　当左边线圈与交流电源相连时，左边线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生周期性变化的磁场，根据法拉第电磁感应定律知，在右边线圈中会产生感应电动势，右边线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。如果线圈与学生电源的直流输出端相连，右边线圈中不会产生感应电流，小灯泡不发光。
1.构造：变压器是由___________和绕在铁芯上的两个______组成的，如图所示。
闭合铁芯
线圈
2.原线圈：与__________连接的线圈叫作原线圈，也叫初级线圈。
副线圈：与_______连接的线圈叫作副线圈，也叫次级线圈。
3.工作原理
________现象是变压器工作的基础。电流通过原线圈时在铁芯中激发______，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生__________，副线圈能够输出电流。
4.变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成______的能量，通过铁芯使变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了______的能量。
交流电源
负载
互感
磁场
感应电动势
磁场
电场
AC
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，只改变电压大小
D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
解析　根据变压器的工作原理知，故A正确；铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B错误；变压器只改变电压，不改变电流的频率，故C正确；变压器对恒定电流不起作用，故D错误。
(1)变压器不改变交变电流的周期和频率。
(2)变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用。
(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的。
知识点二　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
多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干。
3.实验步骤
(1)如图所示，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，读出电压值，并记录在表格中。
(3)保持匝数不变，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，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。
4.数据处理
(1)将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表
(2)由表格数据得出结论
①当原线圈匝数和输入电压不变时，随着副线圈匝数增加，输出电压增大。进一步研究可知，副线圈电压与副线圈匝数成正比。
②当副线圈匝数和输入电压不变时，随着原线圈匝数增加，副线圈输出电压变小。进一步研究可知，副线圈电压与原线圈匝数成反比。
6.注意事项
(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，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，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再用适当的挡位进行测量。
7.实验误差分析
(1)实验所用变压器存在各种损耗。
(2)多用电表的读数存在误差。
例2 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中。
(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是________。
A.为了保证人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V
B.连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源
C.因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线和接线柱
D.为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
(2)某实验小组通过实验，记录的数据如下表：
原线圈匝数n1(匝) 100 200 400 400
副线圈匝数n2(匝) 400 400 200 800
原线圈两端的电压U1(V) 1.96 4.90 8.00 4.86
副线圈两端的电压U2(V) 7.80 9.76 3.90 9.64
通过分析实验数据可得出的实验结论是________________________________
________________________________________________________________。
答案　(1)D　(2)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比
训练1 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
(1)原线圈中接入的电源是________。
A.接入电压为220 V交流电源
B.接入学生电源12 V以下直流输出端
C.接入学生电源12 V以下交流输出端
(2)如图所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是________。
A.与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力
B.若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变
C.若仅增加副线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将变亮
解析　(1)做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，故A、B错误，C正确。
(2)与变压器未通电时相比较，通电时，线圈产生磁性，对横条铁芯具有吸引力，若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力，故A正确；增加原线圈绕制的圈数，根据原、副线圈的电压比等于匝数比可知输出电压减小，灯泡的亮度降低，故B错误；增加副线圈绕制的圈数，输出电压增大，根据欧姆定律可知，小灯泡的亮度将变亮，故C正确。
答案　(1)C　(2)AC
知识点三　电压与匝数的关系
1.变压器的作用：能改变交变电流的电压。
2.理想变压器
没有___________的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个____________。
3.对理想变压器的理解
(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”。
能量损耗
理想化模型
4.电压关系
>
升压
<
降压
5.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。
6.电流关系
等于
AD
A.电流频率为50 Hz
B.电压表的示数为24 V
C.电流表的示数为0.5 A
D.变压器的输入功率为6 W
训练2 (2023·北京卷，7)自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12 V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8 V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5 V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是(　　)
A.仅增加原线圈匝数
B.仅增加副线圈匝数
C.将原、副线圈匝数都增为原来的两倍
D将两个3.8 V小灯泡并联起来接入副线圈
B
知识点四　常见的变压器及应用
1.自耦变压器
如图所示，铁芯上只绕一个线圈，低压线圈是高压线圈的一部分，既可以作为升压变压器使用，也可以作为降压变压器使用。
2.互感器
(1)电压互感器：并联在被测电路中，实质是降压变压器，可以把高电压变成低电压，故原线圈匝数n1大于副线圈匝数n2。如图甲所示。
(2)电流互感器：串联在被测电路中，实质是升压变压器，可以把大电流变成小电流，故原线圈匝数n1小于副线圈匝数n2。如图乙所示。
C
例4 一自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中(　　)
A.U2>U1，U2降低
B.U2>U1，U2升高
C.U2D.U2A.a是交流电压表，b是交流电流表
B.T2的原、副线圈匝数比为2 200∶1
C.高压线路输送的电流为1 A
D.高压线路输送的电功率为2×104 kW
训练3 (2024·山东临沂高二期中)互感器又称仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的统称。它能将高电压变成低电压、大电流变成小电流，用于测量或保护系统。如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，交流电压表的示数为100 V，交流电流表的示数为1 A，则(　　)
B
解析　T1两端接在同一根电线上，因此a是交流电流表，T2两端接在两根电线上，因此b是交流电压表，故A错误；变压器原、副线圈电压之比等于匝数之比，所以T2原、副线圈匝数之比为220 000∶100＝2 200∶1，故B正确；变压器原、副线圈的电流与匝数成反比，则高压线路输送的电流为100 A，故C错误；高压线路输送的电功率为P＝UI＝220 kV×100 A＝2.2×104 kW，故D错误。
随堂对点自测
2
C
1.(变压器的原理)关于变压器的工作原理，以下说法正确的是(　　)
A.通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量不变
B.变压器是依靠自感过程进行工作的
C.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势
D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
解析　通有正弦交变电流的原线圈产生的磁通量是按照正弦规律周期性变化的，即磁通量Φ变化，故A错误；变压器的工作原理是互感现象，原、副线圈并没有直接相连，故B、D错误；穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势，符合法拉第电磁感应定律，故C正确。
AD
2.(探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系)(多选)如图所示，在用可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时，下列说法正确的是(　　)
A.用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈
B.测量原、副线圈的电压，可用直流电压表
C.原线圈按0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压
D.为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响
解析　变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关，因此要用可拆卸的变压器研究，探究线圈电压与匝数的关系采用控制变量法，即先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响，选项A、D正确；变压器不改变直流电压，选项B错误；原线圈匝数大于副线圈匝数时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C错误。
C
3.(变压器基本关系的应用)如图甲所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接在一个交流电源上，交变电压随时间变化的规律如图乙所示，副线圈所接的负载电阻是11 Ω。则下列说法中正确的是(　　)
A.副线圈输出交变电流周期为0.08 s B.变压器输入功率与输出功率之比为4∶1
C.电流表的示数为1.25 A D.电压表的示数为311 V
B
4.(常见的变压器)如图所示，甲、乙两图中的理想变压器以不同的方式接在高压电路中。甲图中变压器原、副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原、副线圈的匝数比为k2，电流表读数为I。则甲图中高压线电压和乙图中高压线电流分别为(　　)
课后巩固训练
3
ABC
题组一　变压器的原理
1.(多选)理想变压器正常工作时，原、副线圈中一定相等的物理量是(　　 )
A.每匝线圈中磁通量的变化率
B.交变电流的频率
C.原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
D.原线圈的感应电动势和副线圈的感应电动势
基础对点练
BD
2.(多选)关于变压器，下列说法正确的是(　　)
A.变压器工作的基础是自感现象
B.在原线圈中，电能转化为磁场能
C.电能能够从原线圈传递到副线圈，是因为原、副线圈通过导线连在一起
D.当原线圈接入大小不断变化的直流电时，副线圈也有电压输出
解析　变压器工作的基础是互感现象，故A错误；在原线圈中电能转化为磁场能，副线圈中磁场能转化成电能，电能是通过磁场从原线圈传递到副线圈的，故B正确，C错误；当变压器原线圈接入大小变化的直流电时，穿过原、副线圈的磁通量也变化，副线圈有电压输出，故D正确。
题组二　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
3.(2024·福建泉州高二期末)某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。
(1)先将图甲中的零件组装成图乙中的变压器。再将原线圈接在交流电源上，之后再将副线圈接在电压传感器(可视为理想电压表)上，观察到副线圈输出电压U2随时间t变化的图像如图丙所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1～t2时间内进行的操作是________。
A.减少了原线圈的匝数
B.减少了原线圈的输入电压
C.增大了交流电源的频率
D.拔掉了变压器铁芯Q
(2)用匝数na＝50匝和nb＝150匝的变压器，实验测量数据如下表。
Ua/V 1.25 2.61 3.30
Ub/V 3.80 7.92 9.98
根据测量数据可判断连接电源的线圈是__________(选填“na”或“nb”)。
(3)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，原因不可能为________。
A.原、副线圈通电发热
B.铁芯在交变磁场作用下产生涡流
C.变压器铁芯“漏磁”
D.原线圈输入电压发生变化
答案　(1)A　(2)nb　(3)D
(3)原、副线圈通电发热、铁芯在交变磁场作用下产生涡流，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别，故A、B不符合题意；变压器铁芯漏磁，从而导致电压比与匝数比有差别，故C不符合题意；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故D符合题意。
B
题组三　理想变压器的基本规律的应用
4.(2024·广东深圳高二期中)如图，可以将电压升高供给电灯的变压器是(　　)
解析　只有交流电才能通过变压器实现变压，且升压变压器的原线圈匝数比副线圈的匝数要少，满足上面两个条件的只有选项B。
BD
5.(多选)如图所示，将额定电压为60 V的用电器，通过一理想变压器接在正弦交流电源上。闭合开关S后，用电器正常工作，交流电压表和交流电流表(均为理想电表)的示数分别为220 V和2.2 A。以下判断正确的是(　　)
A.变压器输入功率为484 W
B.通过原线圈的电流的有效值为0.6 A
C.通过副线圈的电流的最大值为2.2 A
D.变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶3
C
6.(2024·湖北武汉高二期中)对如图甲所示的理想变压器，副线圈回路中接有阻值为R＝10 Ω的电阻，现给变压器原线圈加上如图乙所示的正弦交流电，开关S闭合后电压表的示数为50 V，下列说法正确的是(　　)
A
题组四　常见的变压器
7.(2024·四川成都高二期末)如图所示，l1和l2是输电线，所接入的电压互感器变压比为100∶1，电流互感器变流比为100∶1，在图中空圈内应接入何种电表？若所接入的电压表示数为220 V，电流表示数为1 000 A，则输电线路中的功率为多少(　　)
A.1应接入电压表，输电线路中的功率为2.2×109 W
B.1应接入电流表，输电线路中的功率为2.2×109 W
C.2应接入电压表，输电线路中的功率为2.2×105 W
D.2应接入电流表，输电线路中的功率为2.2×105 W
解析　由图可知与1表相接的为电压互感器，1应接入电压表；与2表相接的为电流互感器，2应接入电流表。电压表示数为220 V，电流表示数为1 000 A，可知输电线路的电压和电流分别为U＝22 000 V，I＝105 A，所以输电线路中的功率为P＝UI＝2.2×109 W，故A正确。
B
8.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如图所示。电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab；cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd。为了使交流电流表能正常工作，则(　　)
A.ab接MN、cd接PQ，IabB.ab接MN、cd接PQ，Iab>Icd
C.ab接PQ、cd接MN，IabD.ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd
解析　电流互感器ab一侧线圈匝数比cd一侧线圈匝数少，根据电流关系I1n1＝I2n2知Iab>Icd，交流电流表应接在电流较小的一侧，故选项B正确。
B
综合提升练
9.如图甲、乙所示电路中，当A、B接10 V交变电压时，C、D间电压为4 V，M、N接10 V直流电压时，P、Q间电压也为4 V。现把C、D间接4 V交流，P、Q间接4 V直流，下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压(　　)
A.10 V　10 V
B.10 V　4 V
C.4 V　10 V
D.10 V　0
解析　对于题图甲，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，相当于一个降压变压器，两边电压之比等于两边线圈的匝数之比，当C、D作为输入端，A、B作为输出端时，相当于一个升压变压器，电压比也等于匝数比，所以C、D接4 V交流时，A、B间将得到10 V交流。题图乙是一个分压电路，当M、N作为输入端时，上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比。但是当把电压加在P、Q两端时，电流只经过下面那个电阻，上面的电阻中没有电流，两端也就没有电势差，即M、P两点的电势相等，所以当P、Q接4 V直流时，M、N两端的电压也是4 V，故B正确。
B
11.(2024·浙江宁波高二期末)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，小胡同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究。
(1)本实验中，除可拆变压器外，下列器材中
还需要的有________。
A.低压直流电源 B.交流电压表
C.刻度尺 D.开关、导线若干
(2)小胡同学将图中变压器的原线圈接线柱0、8与低压直流电源的输出端相连，选择开关置于12 V挡，则与副线圈0、2接线柱相连的电表示数可能是________。
A.48.0 V B.4.0 V C.3.6 V D.0 V
分析表中数据可知，N1一定是________线圈的匝数(填“原”或“副”)。
(3)小胡正确选材并接线后，记录如下表所示四组实验数据。
N1/匝 100 100 200 200
N2/匝 200 400 400 800
U1/V 2.10 1.95 5.22 2.35
U2/V 4.28 8.00 10.60 9.64
解析　(1)本实验中选用低压交流电源，故用交流电压表测
副线圈电压，另实验还需要开关、导线若干，故选B、D。
(2)变压器的原线圈与低压直流电源的输出端相连，可知副线圈中
磁通量不变，则副线圈中无感应电流，即副线圈所接电表无示数，
故D正确。
答案　(1)BD　(2)D　(3)副

展开更多......

收起↑