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第1课时　
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
核心素 养目标 1.了解变压器的结构与工作原理。
2.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
必备技能·细培养
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
●变压器的结构与原理
1. 变压器的结构：由 和绕在铁芯上的两个线圈组成，示
意图和符号如图所示。
（1）原线圈：与交流电 连接的线圈，也叫初级线圈。
（2）副线圈：与 连接的线圈，也叫次级线圈。
闭合铁芯　
电源　
负载　
2. 变压器的工作原理
（1）变压器工作的基础是 。
（2）原线圈加上交流电在铁芯中激发交变的磁场，交变的磁感线
穿过原、副线圈产生 ，把副线圈跟负载连接
组成闭合回路就会有交流电通过。这样电能就从原线圈通
过 传输给副线圈。
互感　
感应电动势　
磁场　
一、实验目的
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
●探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
二、实验原理
1. 实验电路图如图所示。
2. 实验方法采用控制变量法
（1）n1一定，研究U2和n2的关系。
（2）n2一定，研究U2和n1的关系。
三、实验器材
学生电源1个、可拆变压器1个（如图所示）、多用电表（交流电压
档）2个、导线若干。
四、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. 用多用电表的电压挡测原线圈的电压，记录到表格中。
3. 保持原线圈匝数不变，改变副线圈匝数，用多用电表分别测量副线
圈的电压，把匝数、电压的对应数据记录在表格中。
4. 保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，用多用电表分别测量副线
圈的电压，把匝数、电压的对应数据记录在表格中。
五、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表中。
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
200 400 2 V
原线圈 匝数n1 副线圈 匝数n2 原线圈 电压U1 副线圈 电压U2
300 400 4 V
400 400 6 V
400 100 8 V
400 100 4 V
2. 由表格数据得出结论。
（1）当原线圈匝数不变、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）当副线圈匝数不变、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。
六、误差分析
1. 由于漏磁，通过原、副线圈每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
2. 原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗（铜损），造
成误差。
3. 铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
4. 电表的读数存在误差。
七、注意事项
1. 在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。
2. 为了人身安全，学生电源的电压输出较低的交流电压（如10～16
V），不能用手接触裸露的导线和接线柱。
3. 为了多用电表的安全，使用交流电压挡测量电压时，先用最大量程
挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
必备技能·细培养
诱思导学 触类旁通
02
题型一 实验原理与操作
【典例1】　在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验
中，实验室备有下列可供选择的器材：
A. 可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B. 条形磁体
C. 直流电源
D. 多用电表
E. 开关、导线若干
（1）上述器材在本实验中必须选用的是 （填器材前的序
号），本实验还一定要用到的器材有 。
解析： 本实验要探究变压器原、副线圈电压与匝数的
关系，故需要可拆变压器，选项A必用；变压器的原理是法
拉第电磁感应原理，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电
流的变化，所以不需要外界的磁场，选项B不必用到；如果
原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产
生，选项C不必用到，需要用到低压交流电源；根据实验原
理，可知需要测量电压，所以需要一个测量电压的仪器，选
项D必用；做电学实验，当然需要用到开关、导线，选项E必
用。本实验中还需一个电源，故还一定要用到的器材有低压交流电源。
ADE　
低压交流电源　
（2）精确实验表明原、副线圈的电压与原、副线圈的匝数成正比，
本实验中用匝数na＝60匝和nb＝120匝组成的变压器，实验测量
数据如表所示。
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接电源的是匝数为 （选填“na”或
“nb”）的线圈。
解析： 由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论变
压值，即匝数为nb的线圈为输入端，匝数为na的线圈为输出端。
所以连接电源的是匝数为nb的线圈。
nb　
　某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可
拆变压器如图所示。
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是 。
　　　　　　
A. 干电池　　　　　　B. 学生电源
　　　　　　
C. 实验室用电压表　　　D. 多用电表
BD　
解析： 实验中变压器原线圈需要输入交流电压，而干电池
只能输出恒定直流电压，学生电源可以输出交流电压，故A不符
合题意，B符合题意；实验中变压器副线圈输出交流电压，而实
验室用电压表只能测量直流电压，多用电表可以测量交流电
压，故C不符合题意，D符合题意。
（2）某次实验中，用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈实验，测量的
数据如下表所示，下列说法中正确的是 。
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
A. 原线圈的匝数为na，用较粗导线绕制
B. 副线圈的匝数为na，用较细导线绕制
C. 原线圈的匝数为nb，用较细导线绕制
D. 副线圈的匝数为nb，用较粗导线绕制
C　
解析：由表格数据可知＞，考虑到实验中所用变压器并非理
想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝
数比，所以原线圈的匝数为nb，副线圈的匝数为na，而副线圈电
压较小，电流较大，所以为了尽量减少能量损失，副线圈所用
导线应比原线圈粗，故A、B、D错误，C正确。
题型二 数据处理与分析
【典例2】某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供
的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图
甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量
原、副线圈两端的电压，测量数据如表，请回答下列问题：
实验 序号 原线圈匝数n1＝400
匝原线圈两端电压U1（V） 副线圈匝数n2＝200
匝副线圈两端电压U2（V） 副线圈匝数n2＝1
400匝副线圈两端
电压U2（V）
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.1
3 12.6 6.2 44.0
（1）在图乙中，应将A、B分别与 （选填“a、b”或“c、
d”）连接。
解析： 在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中，
原线圈两端应接入交流电，故应将A、B分别与c、d连接。
c、d　
（2）根据上表数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变
压器原、副线圈的电压之比等于 。
解析： 根据题表中数据可得，在实验误差允许范围内有
＝得出结论：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。
两个线圈的匝数之比　
　在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中：
（1）下列器材在实验中不需要用到的有 。
AC　
解析： 实验中需用交流电源，不需干电池；通过改变原、
副线圈的匝数探究变压器两端的电压与匝数的关系，不需要滑
动变阻器。
（2）若在实验中用匝数N1＝400匝和N2＝800匝的变压器，对应的电
压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的
是 。
　　　 实验次数 电压　　　 1 2 3 4
U1/V 0.90 1.40 1.90 2.40
U2/V 2.00 3.01 4.02 5.02
A. N1一定是原线圈 B. N2一定是原线圈
C. N1可能是副线圈 D. N2可能是副线圈
B　
解析：根据变压器两端的电压与匝数关系＝和表格数据可
知，由于变压器有一定的能量损失，所以N2一定为原线圈。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，电源输出
端与变压器线圈连接方式正确的是 （选填“甲”或
“乙”）。
　
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。作为横档的铁芯的硅钢片应按照下列哪种方法设计 。
乙　
D　
解析：变压器是依据电磁感应原理工作的，必须接交流电，故题图
乙正确。为了减小涡流引起的热损，同时又为了防止磁漏，变压器
的铁芯采用硅钢片叠加而成。作为横档的铁芯的硅钢片应该与下面
的硅钢片平行，故A、B、C错误，D正确。
2. 在探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系实验中，某同学利用如图所示可拆式变压器进行研究。
正确选择器材后，将图中变压器的原线圈接线柱0、4与电源输出端
相连，选择开关置于5.0 V挡（如图），副线圈0、8接线柱所接电
表的示数是 。
D　
A. 20.0 V B. 10.0 V
C. 5.0 V D. 0
解析：依题意，原线圈连接的电压为直流电压，因此副线圈两端电
压为0。
3. 在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变
压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组
在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别
测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。
实验 序号 原线圈两端的 电压U1/V 副线圈两端 的电压U2/V
1 3.9 8.2 1∶2.1
2 5.9 11.8 1∶2.0
3 7.8 15.2
（1）实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有
一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中。
答案： 1∶1.9
解析： 第三组数据为＝≈。

解析：线圈匝数之比＝＝，结合表格中的数据知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数的关系是＝。
＝　
（3）该变压器是 （选填“升压”或“降压”）变压器。
解析：从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所
以该变压器是升压变压器。
升压　
4. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
（1）对于实验过程，下列说法正确的是 。
A. 为便于探究，应该采用控制变量法
B. 因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
C. 使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量
A　
解析： “探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的
实验中，为便于探究，应该采用控制变量法，故A正确；实
验通电时，即使低压，但因人的身体素质不同，也存在人身
安全问题，因此不能用手接触裸露的导线、接线柱，故B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C错误。
（2）在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不
变，仅减小原线圈的匝数，副线圈两端的电压将
（填“增大”“减小”或“不变”）。
解析： 在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线
圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，根据＝可知副线
圈两端的电压将增大。
增大　
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
1. 某研究性学习小组的同学想用220 V交流电源作为某小型电器的电
源。他先制作了一个将交流变为直流的整流器，但是这个整流器需
要用6 V的交流电源，于是他又添置了一台220 V/6 V的变压器，如
图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d
引线比b、c引线粗。
（1）他不知道如何接法，也没有相应的说明书。你能帮他判断正
确的接法是a、d端接 （选填“220 V”或“6 V”）。
6 V　
1
2
3
4
5
6
7
解析： 因为理想变压器的输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器，根据P＝UI可知，副线圈中的电流大，为了减小输电线上功率的损失，副线圈电线电阻要小，由公式R
＝ρ知，电线要粗，故a、d接6 V。
1
2
3
4
5
6
7
（2）这台220 V/6 V的理想变压器接6 V的线圈匝数是300匝，则接
220 V的线圈匝数是 匝。
解析： 根据变压器工作原理知＝，若理想变压器接6 V的线圈匝数是300匝，则接220 V的线圈匝数是11 000匝。
11 000　
1
2
3
4
5
6
7
2. 有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个线圈A、B
（内部导线电阻率、横截面积相同），线圈外部还可以绕线。
1
2
3
4
5
6
7
（1）某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈中
“0，14”“0，4”的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位
置，则A线圈的电阻为 Ω，由此可推断 （选填
“A”或“B”）线圈的总匝数较多。
解析： 由多用电表知，A线圈的电阻为24 Ω。根据电阻
定律，导线越长，电阻越大，因为A线圈的电阻比B线圈的
大，所以A线圈总匝数多。
24　
A　
1
2
3
4
5
6
7
（2）如果把它看作理想变压器，现要测量A线圈的总匝数，提供
的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交
流电源。请完成实验步骤的填空：
①用绝缘导线在B线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线
圈；
②将 （选填“A”或“B”）全部线圈与低压交流电源
相连接；
③用多用电表的 挡分别测量A线圈的中“0，
14”间的电压UA和绕制线圈的电压U；
A　
交流电压　
1
2
3
4
5
6
7
④则A线圈的总匝数为 。
解析： 因为要测量A线圈总匝数，所以要把A线圈与低
压交流电源相连接。变压器输入、输出均为交变电流，测量
电压时要用交流电压挡测量输入和输出电压。根据变压器电
压比等于匝数比，有＝，所以nA＝。
　
1
2
3
4
5
6
7
3. （2024·四川南充高二月考）（1）某学生选用匝数可调的可拆变压
器来做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，原线
圈接在学生电源上，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，电表用直流电压挡
B. 原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C. 原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D. 原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
D　
1
2
3
4
5
6
7
解析： 副线圈上的感应电动势是通过两个线圈间的互感
现象产生的，所以原线圈上的电流应该是变化的，应为交变
电流，电压为交流电压。副线圈上的感应电流（感应电动
势）也是交流，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
（2）该学生继续做实验，得到了原、副线圈两端的电压与匝数之
间的关系为＝，请根据此结论判断：①保持原线圈的匝
数不变，增加副线圈的匝数，副线圈两端的电压
（选填“增大”“减小”或“不变”）；②保持副线圈的匝
数不变，增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压
（选填“增大”“减小”或“不变”）。
解析： 根据＝可知保持原线圈的匝数不变，增加副
线圈的匝数，副线圈两端的电压增大；保持副线圈的匝数不
变，增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压减小。
增大　
减小　
1
2
3
4
5
6
7
4. （2024·四川眉山高二期末）在“探究变压器原、副线圈电压与匝
数的关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线
圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一
个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。
1
2
3
4
5
6
7
（1）以上操作的合理顺序是 （只填步骤前数字序
号）。
解析： 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个
作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。故合理的顺序是①③②④。
①③②④　
1
2
3
4
5
6
7
（2）如图所示，在实验中，两线圈的匝数n1＝1 600，n2＝400。当
将n1作为原线圈时，U1＝16 V，副线圈两端电压U2＝4 V；原
线圈与副线圈对调后，当U1'＝8 V时，U2'＝32 V。那么可初
步确定，变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的
关系是 。
＝　
1
2
3
4
5
6
7
解析： 两线圈的匝数n1＝1 600，n2＝400。当将n1作为原线圈时，U1＝16 V，副线圈两端电压U2＝4 V；当原线圈与副线圈对调后，U1'＝8 V时，U2'＝32 V，此时U2'为原线圈的电
压，而U1'为副线圈的电压。
由以上数据可得＝。
1
2
3
4
5
6
7
5. 理想变压器是指在变压器变压的过程中，线圈和铁芯不损耗能
量、磁场被束缚在铁芯内不外漏的变压器。现有一个理想变压
器、一个原线圈（匝数为n1）和一个副线圈（匝数为n2）。
甲、乙两位同学想探究这个理想变压器的原、副线圈两端的电
压与线圈匝数的关系。
（1）甲同学的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同学的猜想是U1∶U2＝
n2∶n1。你认为猜想合理的同学是 ，你作出上述判
断所依据的物理规律是 。
甲　 　
法拉第电磁感应定律
解析： 由变压器的工作原理可知猜想合理的同学是甲。
得出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律。
1
2
3
4
5
6
7
（2）为了验证理论推导的正确性，可以通过实验来探究。为保证
实验安全、有效地进行，应选用 电源。
解析： 为了保证实验安全、有效地进行，应选用低压交
流电源。
低压交流　
1
2
3
4
5
6
7
（3）在实验时， 若采用多用电表进行测量，应先将选择开关置
于 挡，并选用 量程进行测
试，大致确定被测数据后，再选用适当的量程进行测量。
解析： 使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压
挡，并选用较大（或最大）量程进行测试。
交流电压　
较大（或最大）　
1
2
3
4
5
6
7
6. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”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、接线柱
D. 为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
D　
1
2
3
4
5
6
7
解析： 变压器改变的是交流电压，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，A错
误。实验通电前，必须要检查电路是否正确；通电时，不要
用手接触裸露的导线、接线柱，确保人身安全，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，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
（2）多用电表刻度盘上交流电压的刻度是 （选填“均
匀”或“不均匀”）的。
不均匀　
解析：由多用电表的表盘可知，多用电表刻度盘上交流电压的
刻度是不均匀的。
1
2
3
4
5
6
7
（3）某实验小组通过实验，记录的数据如表所示。
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
1
2
3
4
5
6
7
通过分析实验数据可得出的实验结论是
。
在误差允许范围
内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比　
解析：通过分析实验数据可得出实验结论：在误差允许范围
内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。
1
2
3
4
5
6
7
（4）一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200
匝，测得的电压分别为8.00 V和3.90 V，据此可知电压比与
匝数比并不相等，主要原因是 　（至少说出两个原因）。
答案： 见解析
解析：电压比与匝数比并不相等，主要原因是变压器有漏磁、
铁芯发热、导线发热等，另外，多用电表的精度与读数误差
也是一个影响因素。
1
2
3
4
5
6
7
7. 某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与线
圈匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
1
2
3
4
5
6
7
（1）下列说法正确的是 。
A. 为确保实验安全，实验中一般要求原线圈匝数小于副线圈
匝数
B. 变压器的原线圈接低压交流，测量副线圈电压时应当用多
用电表的“直流电压挡”
C. 可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，
研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D. 测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压
后再选用适当的挡位进行测量
CDF　
1
2
3
4
5
6
7
E. 变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送
到副线圈
F. 变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将
电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯
起到“传递”磁场能的作用
1
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解析： 为确保实验安全，应该使输出电压不大于12 V，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；变压器只能改变交流的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；研究变压器电压和匝数的关系时，应采用控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，且不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传
递”磁场能的作用，不是铁芯导电，传输电能，故E错误，F正确。
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（2）如图丙所示，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，学生电源的过载指示灯可能会亮起
AC　
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解析：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，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，则根据＝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，则输出电压增大，根据闭合电路欧姆定律可
知，输出电流增大，根据P入＝P出可知，输入电流增大，学
生电源的过载指示灯可能会亮起，故C正确。
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谢谢观看!3.变压器
第1课时　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.某研究性学习小组的同学想用220 V交流电源作为某小型电器的电源。他先制作了一个将交流变为直流的整流器，但是这个整流器需要用6 V的交流电源，于是他又添置了一台220 V/6 V的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗。
（1）他不知道如何接法，也没有相应的说明书。你能帮他判断正确的接法是a、d端接　　　　（选填“220 V”或“6 V”）。
（2）这台220 V/6 V的理想变压器接6 V的线圈匝数是300匝，则接220 V的线圈匝数是　　　匝。
2.有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个线圈A、B（内部导线电阻率、横截面积相同），线圈外部还可以绕线。
（1）某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈中“0，14”“0，4”的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为　 　　Ω，由此可推断　 　　（选填“A”或“B”）线圈的总匝数较多。
（2）如果把它看作理想变压器，现要测量A线圈的总匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。请完成实验步骤的填空：
①用绝缘导线在B线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；
②将　　　　（选填“A”或“B”）全部线圈与低压交流电源相连接；
③用多用电表的　　　　挡分别测量A线圈的中“0，14”间的电压UA和绕制线圈的电压U；
④则A线圈的总匝数为　　　　。
3.（2024·四川南充高二月考）（1）某学生选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在学生电源上，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，电表用直流电压挡
B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡
C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡
D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
（2）该学生继续做实验，得到了原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系为＝，请根据此结论判断：①保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，副线圈两端的电压　　　　　（选填“增大”“减小”或“不变”）；②保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压　　　　（选填“增大”“减小”或“不变”）。
4.（2024·四川眉山高二期末）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。
（1）以上操作的合理顺序是　　　　（只填步骤前数字序号）。
（2）如图所示，在实验中，两线圈的匝数n1＝1 600，n2＝400。当将n1作为原线圈时，U1＝16 V，副线圈两端电压U2＝4 V；原线圈与副线圈对调后，当U1'＝8 V时，U2'＝32 V。那么可初步确定，变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是　　　　。
5.理想变压器是指在变压器变压的过程中，线圈和铁芯不损耗能量、磁场被束缚在铁芯内不外漏的变压器。现有一个理想变压器、一个原线圈（匝数为n1）和一个副线圈（匝数为n2）。甲、乙两位同学想探究这个理想变压器的原、副线圈两端的电压与线圈匝数的关系。
（1）甲同学的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同学的猜想是U1∶U2＝n2∶n1。你认为猜想合理的同学是　 　　　　，你作出上述判断所依据的物理规律是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）为了验证理论推导的正确性，可以通过实验来探究。为保证实验安全、有效地进行，应选用　　　　电源。
（3）在实验时， 若采用多用电表进行测量，应先将选择开关置于　　　　挡，并选用　　　　量程进行测试，大致确定被测数据后，再选用适当的量程进行测量。
6.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”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、接线柱
D.为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
（2）多用电表刻度盘上交流电压的刻度是　　　　（选填“均匀”或“不均匀”）的。
（3）某实验小组通过实验，记录的数据如表所示。
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　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝，测得的电压分别为8.00 V和3.90 V，据此可知电压比与匝数比并不相等，主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（至少说出两个原因）。
7.某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与线圈匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）下列说法正确的是　　　　。
A.为确保实验安全，实验中一般要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.变压器的原线圈接低压交流，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C.可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
E.变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
F.变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用
（2）如图丙所示，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，学生电源的过载指示灯可能会亮起
第1课时　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.（1）6 V　（2）11 000
解析：（1）因为理想变压器的输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器，根据P＝UI可知，副线圈中的电流大，为了减小输电线上功率的损失，副线圈电线电阻要小，由公式R＝ρ知，电线要粗，故a、d接6 V。
（2）根据变压器工作原理知＝，若理想变压器接6 V的线圈匝数是300匝，则接220 V的线圈匝数是11 000匝。
2.（1）24　A　（2）②A　③交流电压　④
解析：（1）由多用电表知，A线圈的电阻为24 Ω。根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A线圈的电阻比B线圈的大，所以A线圈总匝数多。
（2）因为要测量A线圈总匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接。变压器输入、输出均为交变电流，测量电压时要用交流电压挡测量输入和输出电压。根据变压器电压比等于匝数比，有＝，所以nA＝。
3.（1）D　（2）①增大　②减小
解析：（1）副线圈上的感应电动势是通过两个线圈间的互感现象产生的，所以原线圈上的电流应该是变化的，应为交变电流，电压为交流电压。副线圈上的感应电流（感应电动势）也是交流，D正确。
（2）根据＝可知保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，副线圈两端的电压增大；保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，副线圈两端的电压减小。
4.（1）①③②④　（2）＝
解析：（1）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。故合理的顺序是①③②④。
（2）两线圈的匝数n1＝1 600，n2＝400。当将n1作为原线圈时，U1＝16 V，副线圈两端电压U2＝4 V；当原线圈与副线圈对调后，U1'＝8 V时，U2'＝32 V，此时U2'为原线圈的电压，而U1'为副线圈的电压。由以上数据可得＝。
5.（1）甲　法拉第电磁感应定律　（2）低压交流　（3）交流电压　较大（或最大）
解析：（1）由变压器的工作原理可知猜想合理的同学是甲。得出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律。
（2）为了保证实验安全、有效地进行，应选用低压交流电源。
（3）使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压挡，并选用较大（或最大）量程进行测试。
6.（1）D　（2）不均匀　（3）在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比　（4）见解析
解析：（1）变压器改变的是交流电压，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，A错误。实验通电前，必须要检查电路是否正确；通电时，不要用手接触裸露的导线、接线柱，确保人身安全，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，D正确。
（2）由多用电表的表盘可知，多用电表刻度盘上交流电压的刻度是不均匀的。
（3）通过分析实验数据可得出实验结论：在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。
（4）电压比与匝数比并不相等，主要原因是变压器有漏磁、铁芯发热、导线发热等，另外，多用电表的精度与读数误差也是一个影响因素。
7.（1）CDF　（2）AC
解析：（1）为确保实验安全，应该使输出电压不大于12 V，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；变压器只能改变交流的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；研究变压器电压和匝数的关系时，应采用控制变量法，可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，故C正确；为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故D正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，且不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用，不是铁芯导电，传输电能，故E错误，F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，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，则根据＝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，则输出电压增大，根据闭合电路欧姆定律可知，输出电流增大，根据P入＝P出可知，输入电流增大，学生电源的过载指示灯可能会亮起，故C正确。
1 / 33.变压器
第1课时　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
核心素 养目标 1.了解变压器的结构与工作原理。 2.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
●变压器的结构与原理
1.变压器的结构：由　　　　和绕在铁芯上的两个线圈组成，示意图和符号如图所示。
（1）原线圈：与交流电　　　　连接的线圈，也叫初级线圈。
（2）副线圈：与　　　　连接的线圈，也叫次级线圈。
2.变压器的工作原理
（1）变压器工作的基础是　　　　。
（2）原线圈加上交流电在铁芯中激发交变的磁场，交变的磁感线穿过原、副线圈产生　　　　　　　　，把副线圈跟负载连接组成闭合回路就会有交流电通过。这样电能就从原线圈通过　　　　　　传输给副线圈。
●探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
一、实验目的
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
二、实验原理
1.实验电路图如图所示。
2.实验方法采用控制变量法
（1）n1一定，研究U2和n2的关系。
（2）n2一定，研究U2和n1的关系。
三、实验器材
学生电源1个、可拆变压器1个（如图所示）、多用电表（交流电压档）2个、导线若干。
四、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.用多用电表的电压挡测原线圈的电压，记录到表格中。
3.保持原线圈匝数不变，改变副线圈匝数，用多用电表分别测量副线圈的电压，把匝数、电压的对应数据记录在表格中。
4.保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，用多用电表分别测量副线圈的电压，把匝数、电压的对应数据记录在表格中。
五、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表中。
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
200 400 2 V
300 400 4 V
400 400 6 V
400 100 8 V
400 100 4 V
2.由表格数据得出结论。
（1）当原线圈匝数不变、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）当副线圈匝数不变、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。
六、误差分析
1.由于漏磁，通过原、副线圈每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
2.原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗（铜损），造成误差。
3.铁芯中有磁损耗，产生涡流，造成误差。
4.电表的读数存在误差。
七、注意事项
1.在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。
2.为了人身安全，学生电源的电压输出较低的交流电压（如10～16 V），不能用手接触裸露的导线和接线柱。
3.为了多用电表的安全，使用交流电压挡测量电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
题型一 实验原理与操作
【典例1】　在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，实验室备有下列可供选择的器材：
A.可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
B.条形磁体
C.直流电源
D.多用电表
E.开关、导线若干
（1）上述器材在本实验中必须选用的是　　　　（填器材前的序号），本实验还一定要用到的器材有　　　　　　　　。
（2）精确实验表明原、副线圈的电压与原、副线圈的匝数成正比，本实验中用匝数na＝60匝和nb＝120匝组成的变压器，实验测量数据如表所示。
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接电源的是匝数为　　　　（选填“na”或“nb”）的线圈。
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”，可拆变压器如图所示。
（1）以下给出的器材中，本实验需要用到的是　　　　　。
　　　　　　
A.干电池　　　　　　B.学生电源
　　　　　　
C.实验室用电压表　　　D.多用电表
（2）某次实验中，用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈实验，测量的数据如下表所示，下列说法中正确的是　　　　。
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
A.原线圈的匝数为na，用较粗导线绕制
B.副线圈的匝数为na，用较细导线绕制
C.原线圈的匝数为nb，用较细导线绕制
D.副线圈的匝数为nb，用较粗导线绕制
题型二 数据处理与分析
【典例2】　某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据如表，请回答下列问题：
实验 序号 原线圈匝数n1＝400匝 原线圈两端电压U1（V） 副线圈匝数n2＝200匝 副线圈两端电压U2（V） 副线圈匝数n2＝1 400匝 副线圈两端电压U2（V）
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.1
3 12.6 6.2 44.0
（1）在图乙中，应将A、B分别与　　　　（选填“a、b”或“c、d”）连接。
（2）根据上表数据得出的实验结论是：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中：
（1）下列器材在实验中不需要用到的有　　　　。
（2）若在实验中用匝数N1＝400匝和N2＝800匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的是　　　　。
　　　 实验次数 电压　　 　 1 2 3 4
U1/V 0.90 1.40 1.90 2.40
U2/V 2.00 3.01 4.02 5.02
A.N1一定是原线圈
B.N2一定是原线圈
C.N1可能是副线圈
D.N2可能是副线圈
1.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，电源输出端与变压器线圈连接方式正确的是　　　　（选填“甲”或“乙”）。
　
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。作为横档的铁芯的硅钢片应按照下列哪种方法设计　　　　。
　
2.在探究变压器线圈两端的电压与匝数之间的关系实验中，某同学利用如图所示可拆式变压器进行研究。
正确选择器材后，将图中变压器的原线圈接线柱0、4与电源输出端相连，选择开关置于5.0 V挡（如图），副线圈0、8接线柱所接电表的示数是　　　　。
A.20.0 V　 B.10.0 V　 C.5.0 V　 D.0
3.在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示。
实验 序号 原线圈两端的 电压U1/V 副线圈两端 的电压U2/V
1 3.9 8.2 1∶2.1
2 5.9 11.8 1∶2.0
3 7.8 15.2
（1）实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中。
（2）本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数关系近似为　　　　（用题目中给出的字母表示）。
（3）该变压器是　　　　（选填“升压”或“降压”）变压器。
4.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
（1）对于实验过程，下列说法正确的是　　　　。
A.为便于探究，应该采用控制变量法
B.因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
C.使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量
（2）在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，副线圈两端的电压将　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。
第1课时　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
【基础知识·准落实】
1.闭合铁芯　（1）电源　（2）负载
2.（1）互感　（2）感应电动势　磁场
【必备技能·细培养】
【典例1】　（1）ADE　低压交流电源　（2）nb
解析：（1） 本实验要探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，故需要可拆变压器，选项A必用；变压器的原理是法拉第电磁感应原理，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，所以不需要外界的磁场，选项B不必用到；如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生，选项C不必用到，需要用到低压交流电源；根据实验原理，可知需要测量电压，所以需要一个测量电压的仪器，选项D必用；做电学实验，当然需要用到开关、导线，选项E必用。
本实验中还需一个电源，故还一定要用到的器材有低压交流电源。
（2）由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，即匝数为nb的线圈为输入端，匝数为na的线圈为输出端。所以连接电源的是匝数为nb的线圈。
素养训练
　（1）BD　（2）C
解析：（1）实验中变压器原线圈需要输入交流电压，而干电池只能输出恒定直流电压，学生电源可以输出交流电压，故A不符合题意，B符合题意；实验中变压器副线圈输出交流电压，而实验室用电压表只能测量直流电压，多用电表可以测量交流电压，故C不符合题意，D符合题意。
（2）由表格数据可知＞，考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈电压之比大于匝数比，所以原线圈的匝数为nb，副线圈的匝数为na，而副线圈电压较小，电流较大，所以为了尽量减少能量损失，副线圈所用导线应比原线圈粗，故A、B、D错误，C正确。
【典例2】　（1）c、d　（2）两个线圈的匝数之比
解析：（1）在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中，原线圈两端应接入交流电，故应将A、B分别与c、d连接。
（2）根据题表中数据可得，在实验误差允许范围内有＝
得出结论：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比。
素养训练
　（1）AC　（2）B
解析：（1）实验中需用交流电源，不需干电池；通过改变原、副线圈的匝数探究变压器两端的电压与匝数的关系，不需要滑动变阻器。
（2）根据变压器两端的电压与匝数关系＝和表格数据可知，由于变压器有一定的能量损失，所以N2一定为原线圈。
【教学效果·勤检测】
1.乙　D
解析：变压器是依据电磁感应原理工作的，必须接交流电，故题图乙正确。为了减小涡流引起的热损，同时又为了防止磁漏，变压器的铁芯采用硅钢片叠加而成。作为横档的铁芯的硅钢片应该与下面的硅钢片平行，故A、B、C错误，D正确。
2.D　依题意，原线圈连接的电压为直流电压，因此副线圈两端电压为0。
3.（1）1∶1.9　（2）＝　（3）升压
解析：（1）第三组数据为＝≈。
（2）线圈匝数之比＝＝，结合表格中的数据知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数的关系是＝。
（3）从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。
4.（1）A　（2）增大
解析：（1）“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，为便于探究，应该采用控制变量法，故A正确；实验通电时，即使低压，但因人的身体素质不同，也存在人身安全问题，因此不能用手接触裸露的导线、接线柱，故B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C错误。
（2）在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，根据＝可知副线圈两端的电压将增大。
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