资源简介

(共66张PPT)
1.了解变压器的构造及几种常见的变压器，理解变压器的工作原理.
2.掌握理想变压器的电压与匝数的关系并能用它解决相关问题.
3.掌握理想变压器的功率关系，并能推导出原、副线圈的电流关系.
学习目标
知识梳理
重点探究
随堂演练
课时对点练
内容索引
NEIRONGSUOYIN
训练1　变压器的工作原理及基本规律
训练2　变压器的动态分析
1.构造：由
和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作
，与负载连接的线圈叫作
.
2.原理：
现象是变压器工作的基础.原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的
也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生
.
一、变压器的原理
知识梳理
闭合铁芯
原线圈
副线圈
互感
磁场
感应电动势
二、电压与匝数的关系
1.理想变压器：没有
的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型.
2.电压与匝数的关系
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的
，即
＝_____.
3.两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作
变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作
变压器.
能量损失
匝数之比
降压
升压
三、变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成
的能量，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.
磁场
电场
1.判断下列说法的正误.
(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比.
(　　)
(2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高.(　　)
(3)变压器能改变交变电流的电压，也能改变恒定电流的电压.(　　)
(4)理想变压器不仅能改变交变电流的电压和电流，也能改变交变电流的功率和频率.(　　)
(5)理想变压器的输入和输出功率相等.(　　)
即学即用
√
×
√
×
×
2.一台理想降压变压器从10
kV的线路中降压并提供200
A的负载电流.已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为________，输出功率为________，变压器原线圈中的电流为________.
5
A
250
V
50
kW
由理想变压器功率关系，得P入＝P出＝U1I1＝U2I2＝250×200
W＝50
kW，
一、变压器的原理　电压与匝数的关系
重点探究
1.变压器的构造
变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成，其构造示意图与电路中的符号分别如图1甲、乙所示.
图1
2.变压器的工作原理
(1)原理
互感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磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，所以铁芯中的磁场也在不断变化.变化的磁场在副线圈中产生了感应电动势，副线圈也能够输出电流.
(2)原理图解
3.变压器原、副线圈中的电压关系
4.自耦变压器
铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作为原线圈，副线圈只取线圈的一部分，就可以降低电压，反之则可以升高电压，如图2所示.
图2
C.原、副线圈每一匝产生的电动势有效值相等，均为0.2
V
D.原、副线圈电压的最大值之比为1∶2
例1　(多选)如图3所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比n1∶n2＝1∶2，U1＝220
sin
ωt
(V)，n1＝1
100匝，以下说法正确的是
A.穿过原、副线圈的磁通量的变化率之比为1∶2
√
√
图3
√
解析　对于理想变压器，由于没有磁通量损耗，所以穿过原、副线圈的磁通量的大小相等，磁通量的变化率相等，A错误.
由于原、副线圈的匝数比为1∶2，所以原、副线圈电压的最大值之比也为1∶2，D正确.
例2　一自耦变压器如图4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点顺时针转到N点的过程中
A.U2>U1，U2降低
B.U2>U1，U2升高
C.U2D.U2√
图4
滑动触头从M点顺时针旋转至N点的过程中，n2减小，n1不变，U1不变，则U2降低，C项正确.
二、理想变压器原、副线圈的功率关系和电流关系
导学探究　阅读教材回答下列三个问题：
(1)什么是理想变压器？理想变压器原、副线圈中的功率有什么关系？
答案　理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器铁芯中涡流造成能量损耗.所以理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出.
(2)根据能量守恒推导只有一个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.
(3)根据能量守恒推导有多个副线圈时原、副线圈中的电流与匝数的关系.
答案　由能量守恒有P入＝P出，即U1I1＝U2I2.
答案　若有多个副线圈，则P1＝P2＋P3＋…，
即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…
将U1∶U2∶U3∶…＝n1∶n2∶n3∶…代入得
n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
1.功率关系
从能量守恒看，理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出.
2.电流关系
知识深化
(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
C.电流表的示数为1.0
A
D.变压器输入功率为27.5
W
例3　(2019·广州外国语学校期中)如图5，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，电压表和电流表均为理想电表，灯泡电阻RL＝110
Ω，A、B端电压u1＝220
sin
100πt(V).下列说法正确的是
A.副线圈输出的交流电的频率为25
Hz
√
图5
解析　由题可知，交流电的频率f＝50
Hz，故A错误；
变压器的输入功率等于输出功率，大小为0.5×55
W＝27.5
W，故D正确.
三、理想变压器的制约关系和动态分析
1.电压、电流、功率的制约关系
(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.
2.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
例4　(多选)(2019·孝感市八校联盟高二下期末联考)理想变压器的原线圈连接一只理想电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过滑动触头Q调节，如图6所示，在副线圈上连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，P为滑动变阻器的滑片.原线圈两端接在电压为U的交流电源上.则
A.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的
读数变小
B.保持Q的位置不动，将P向上滑动时，电流表的
读数变大
C.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变大
D.保持P的位置不动，将Q向上滑动时，电流表的读数变小
√
图6
√
解析　在原、副线圈匝数比一定的情况下，变
压器的输出电压由输入电压决定.因此保持Q的
位置不动，输出电压不变，将P向上滑动时，副
线圈电路总电阻增大，则输出电流减小，输入电流也减小，则电流表的读数变小，故A正确，B错误；
保持P的位置不动，将Q向上滑动时，则输出电压变大，输出电流变大，输入电流也变大，则电流表的读数变大，故C正确，D错误.
针对训练　(2019·三明市高二下期末联考)如图7所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关K断开，当K接通时，以下说法正确的是
A.副线圈两端M、N的输出电压减小
B.副线圈输电线等效电阻R上的电压减小
C.通过灯泡L1的电流增大
D.原线圈中的电流增大
图7
√
解析　输入电压和原、副线圈的匝数比不变，
当K接通时，副线圈电路的总电阻减小，总电流I2变大，输电线等效电阻R上的电压增大，并联部分的电压减小，通过灯泡L1的电流减小，B、C错误；
1.(变压器的工作原理)关于理想变压器的工作原理，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.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都不相等
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
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随堂演练
√
解析　通有正弦交变电流的原线圈产生的磁场是变化的，由于面积S不变，故磁通量Φ变化，A错误；
因理想变压器无漏磁，故穿过原、副线圈的磁通量始终相等，B错误；
由互感现象知，C正确；
原线圈中的电能转化为磁场能又转化为电能，原、副线圈通过磁场联系在一起，D错误.
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2.(理想变压器基本关系的应用)(多选)如图8所示，一理想变压器的原线圈匝数n1＝1
100匝，副线圈匝数n2＝220匝.交流电源的电压u＝
220
sin
100πt(V)，
电阻R＝44
Ω，电压表、电流表均为理想交流电表，则下列说法正确的是
A.副线圈中交变电流的频率为50
Hz
B.电压表的示数为44
V
C.电流表A1的示数为0.2
A
D.电流表A2的示数为1.4
A
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图8
√
√
√
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电压的有效值为220
V，频率为50
Hz.变压器可以改变交变电压和交变电流的大小，但不改变交变电流的频率，故副线圈中交变电流的频率为50
Hz，选项A正确；
得U2＝44
V，即电压表的示数为44
V，
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即电流表A1的示数为0.2
A，选项B、C正确，D错误.
3.(理想变压器的动态分析)(多选)如图9所示，是通过变压器给用户供电的示意图，变压器的输入电压是电网电压，基本稳定，输出电压通过输电线输送给用户，输电线的总电阻用R0表示，用变阻器的电阻R表示用户用电器的总电阻，当变阻器的滑动触头P向上移动时，以下说法正确的是
A.相当于增加用电器的个数
B.V1的示数随V2示数的增大而增大
C.A1的示数随A2示数的减小而减小
D.变压器的输入功率减小
图9
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√
√
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解析　当变阻器的滑动触头P向上移动时，用电器的总电阻增大，相当于并联时的用电器数目减少，同时变压器的输入功率减小，由于电网输入电压不变，所以输出电压不变，两个电压表的示数不变，故选项A、B错误，D正确；
4.(理想变压器的动态分析)(多选)(2020·济南二中模拟)图10甲为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接图乙所示的正弦交流电.图中RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻，R1为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表.则下列说法正确的是
A.图乙所示电压的瞬时值表达式为u＝
51sin
50πt(V)
B.变压器原、副线圈中的电流之比为1∶4
C.变压器输入、输出功率之比为1∶4
D.RT处温度升高时，电压表示数不变，电流表的示数变大
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图10
√
√
解析　原线圈接题图乙所示的正弦交变电流，
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则电压的瞬时值表达式为u＝51sin
100πt(V)，故A错误；
根据变压器的工作原理可知，理想变压器的输入、输出功率之比应为1∶1，故C错误；
电压表测得是原线圈的输入电压，恒定不变，则副线圈的输出电压不变，RT处温度升高时，阻值减小，根据欧姆定律可知，电流表的示数变大，故D正确.
由题图乙知最大电压为51
V，周期为0.02
s，
考点一　对变压器原理的理解
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
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训练1　变压器的工作原理及基本规律
课时对点练
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√
√
2.如图1所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2＝4∶1，当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，电流表
的示数是12
mA，则副线圈中电流表
的示数是
A.3
mA
B.48
mA
C.0
D.与R的阻值有关
图1
√
解析　当导体棒在平行导轨上匀速切割磁感线时，产生的电流是恒定的，不会使副线圈的磁通量变化，因而副线圈中无感应电流，选项C正确.
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考点二　变压器的基本规律
3.(2019·江苏卷)某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20
V时，输出电压
A.降低2
V
B.增加2
V
C.降低200
V
D.增加200
V
√
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4.(2019·济南市期末)用有效值为220
V的正弦交流电通过理想变压器对一灯泡供电，变压器输出电压的有效值是110
V，通过灯泡的电流随时间变化的规律如图2所示，则
A.变压器的输入功率为110
W
B.输出电压的最大值是110
V
C.变压器原、副线圈匝数比是1∶2
√
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图2
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因此变压器的输入功率为P＝110×1
W＝110
W，A正确；
5.(多选)如图3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
√
图3
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解析　理想变压器的输入功率等于输出功率，P1＝P2＝I2U2＝2.2×60
W＝132
W，选项A错误；
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6.(多选)如图4所示，Q是熔断电流为1
A的保险丝，R为用电器，理想变压器的原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝2∶1.原线圈的电压为u＝220
sin
(100πt)
V.
要使保险丝不熔断，则
A.副线圈中电流最大值不超过2
A
B.副线圈中电流有效值不超过2
A
C.R的阻值一定不能小于55
Ω
D.R的阻值一定不能小于77
Ω
图4
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解析　保险丝的原理是电流的热效应，应该用电流的有效值进行计算.
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7.自耦变压器的铁芯上只绕有一个线圈，原、副线圈都只取该线圈的某部分.一升压式自耦调压变压器的电路如图5所示，其副线圈匝数可调.已知变压器线圈总匝数为1
900匝，原线圈为1
100匝，接在电压有效值为220
V的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0
kW，设此时原线圈中电流有效值为I1，负载两
端电压的有效值为U2，且变压器是理想变压器，则
U2和I1分别约为
A.380
V和5.3
A
B.380
V和9.1
A
C.240
V和5.3
A
D.240
V和9.1
A
图5
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解析　由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率
关系可得：
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所以，当变压器输出电压调至最大时，副线圈的匝数也最大，为n2＝1
900匝，负载R上的功率也最大，为2.0
kW，
8.在如图6甲、乙所示的电路中，当A、B接10
V交流电压时，C、D间电压为4
V；当M、N接10
V直流电压时，P、Q间电压也为4
V.现把C、D接4
V交流电压，P、Q接4
V直流电压，则A、B间和
M、N间的电压分别是
A.10
V　10
V
B.10
V　4
V
C.4
V　10
V
D.10
V　0
图6
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能力综合练
解析　题图甲是一个自耦变压器，当A、B作为输入端，C、D作为输出端时，是一个降压变压器，两边的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，是一个升压变压器，两边的电压比也等于两边线圈的匝数之比，所以C、D接4
V交流电压时，A、B间将得到10
V交流电压.
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，电流只经过下面的电阻，上面的电阻中没有电流，M、P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直流电压时，M、N两端电压也是4
V，故B正确.
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9.(2018·天津卷)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7所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V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
图7
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10.(2019·天津宝坻区第一中学期末)一理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220
V的正弦交流电源上，如图8所示.设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则
图8
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解析　原、副线圈两端电压比等于线圈匝数比，根据副线圈回路中负载电阻两端的电压为U，
可知副线圈两端电压为U，原线圈两端电压为3U，
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整理可得U＝66
V；
根据P＝I2R，又因为电阻相等，I1∶I2＝1∶3，可得原、副线圈回路中电阻消耗的功率之比为
1.(多选)(2019·湖南长郡中学高二上月考)如图1所示，理想变压器的原线圈接有频率为f、电压为U的交流电，副线圈接有光敏电阻R(阻值随光照强度增强而减小)、理想交流电流表A，下列说法正确的是
A.当U增大时，变压器的输入功率增大
B.当f减小时，变压器的输入功率减小
C.当光照增强时，交流电流表A的示数减小
D.当滑动触头P向下滑动时，交流电流表A的示数增大
基础对点练
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训练2　变压器的动态分析
课时对点练
图1
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所以副线圈消耗的电功率增大，则变压器的输入功率增
大，A正确；
变压器的输入功率与交流电频率无关，B错误；
当光照增强时，R减小，电流增大，交流电流表A的示数增大，C错误；
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2.如图2所示的交流电路中，理想变压器输入电压为U1，输入功率为P1，输出功率为P2，各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R的滑动触头向下移动时
A.灯L变亮
B.各个电表读数均变大
C.因为U1不变，所以P1不变
D.P1变大，且始终有P1＝P2
图2
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解析　理想变压器的输出电压由输入电压和原、
副线圈的匝数比决定，输入电压和原、副线圈的
匝数比均不变，
所以输出电压也不变，输入功率和输出功率始终相等，当滑动变阻器R的滑动触头向下移动时，滑动变阻器接入电路中的电阻减小，副线圈电路的总电阻减小，
所以总电流变大，消耗的功率将变大，R0两端的电压变大，所以灯L两端的电压变小，电压表的示数变小，灯L变暗，
由于总的电流变大，而通过灯L的电流变小，
则通过滑动变阻器的电流变大，所以电流表的示数变大，D正确.
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3.(多选)如图3所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是
A.P向下滑动时，灯L变亮
B.P向下滑动时，变压器的输出电压不变
C.P向下滑动时，变压器的输入电流变小
D.P向下滑动时，变压器的输出功率变大
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图3
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解析　由于理想变压器输入电压U1不变，原、副线
圈匝数不变，所以输出电压U2也不变，灯L的亮度不
随P的滑动而改变，故选项A错误，B正确.
P向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，副线圈负载总电阻R总变大，
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A.当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22
V
B.当单刀双掷开关与b连接时，电压表的示数为11
V
C.单刀双掷开关与a连接，将滑动变阻器滑片P向上移动，则电压表的示数不
变，电流表的示数变小
D.单刀双掷开关与a连接，将滑动变阻器滑片P向上移动，则电压表和电流表
的示数都变大
4.(多选)如图4所示，理想变压器接在接头a时，原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心接头，电压表和电流表均为理想电表，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u＝220
sin
100πt
V，则
图4
√
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解析　当单刀双掷开关与a连接时，根据电压与匝数成正比可知，
当单刀双掷开关与b连接时，理想变压器原、副线圈的匝数比由10∶1变为5∶1，
根据电压与匝数成正比可知，此时副线圈的电压有效值为44
V，即电压表的示数为44
V，B错误；
1
2
3
4
5
6
7
单刀双掷开关与a连接，将滑动变阻器滑片P向上移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，副线圈电路的总电阻变大，
由于电压是由变压器决定的，则电流表的示数变小，电压表的示数不变，C正确，D错误.
5.如图5所示为原、副线圈的匝数均可调节的理想变压器，原线圈两端接一正弦交变电流，一小灯泡L和滑动变阻器串联于副线圈两端，滑动触头P置于中间，小灯泡正常发光.为了使小灯泡亮度变暗，可以采取的措施有
A.仅减少原线圈的匝数n1
B.仅增加副线圈的匝数n2
C.仅改变R接入电路的电阻，将滑动触头P向B端滑动
D.仅增大原线圈中交流电的电压
图5
√
1
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3
4
5
6
7
解析　仅减少原线圈的匝数使得副线圈中的电压增
大，输出功率增大，小灯泡亮度变亮，A错误；
仅增加副线圈的匝数，输出电压增大，故输出功率增大，小灯泡亮度变亮，B错误；
仅改变R接入电路的电阻，将滑动触头P向B端滑动的过程中滑动变阻器接入电路的阻值增大，所以副线圈上的电流减小，通过灯泡的电流减小，所以灯泡亮度变暗，C正确；
仅增大原线圈中交流电的电压，则副线圈中的电压增大，通过小灯泡的电流增大，小灯泡亮度变亮，D错误.
1
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3
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5
6
7
D.若S1换接到2后，电阻R消耗的电功率为0.8
W
A.输入电压u的表达式为u＝20
sin
50πt(V)
B.只断开S2后，L1、L2均正常发光
C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大
6.如图6甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20
Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关.原线圈接正弦交流电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示.现将S1接1，S2闭合，此时L2正常发光.下列说法正确的是
√
图6
1
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4
5
6
7
能力综合练
1
2
3
4
5
6
7
原本L2正常发光，只断开S2后，两灯泡串联，总电阻增大，电流减小，输入功率也减小，L1、L2均不能正常发光，选项B、C错误；
解析　由题图乙可知交变电流的周期T＝0.02
s，
流表都为理想电表.则下列判断正确的是
A.输入电压有效值为220
V，电流频率为50
Hz
B.S打到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，
两电压表示数都增大
C.S打到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都减小
D.若滑动变阻器的滑片不动，S由a处打到b处，电压表V2和电流表A1的
示数都减小
7.(多选)(2019·开封市模拟)国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站1
400座.变电站起变换电压作用的设备是变压器，如图7所示，理想变压器原线圈输入电压u＝220
sin
100πt(V)，电压表、电
图7
√
1
2
3
4
5
6
7
√
1
2
3
4
5
6
7
S打到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，副线圈电路的总电阻减小，
所以电流表A2的示数变大，故B、C错误；
若滑动变阻器的滑片不动，S由a处打到b处，副线圈匝数减小，输入电压不变，输出电压减小，即电压表V2的示数减小，
1
2
3
4
5
6
7
根据输入功率等于输出功率，可知P1＝U1I1减小，U1不变，则I1减小，即电流表A1的示数减小，故D正确.(共25张PPT)
学会探究在变压器输入电压一定时，副线圈上的电压与线圈匝数之间的关系.
学习目标
技能储备
精析典题
随堂演练
内容索引
NEIRONGSUOYIN
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.
二、实验器材
多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干(如图1所示)
一、实验思路
技能储备
图1
三、物理量的测量
1.保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响.实物接线如图2所示.
图2
表格一　U1＝5
V，n1＝400匝
实验次数
1
2
3
n2/匝
?
?
?
U2/V
?
?
?
(1)选择n1＝400匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上.
(2)将选择开关调至使原线圈两端电压为5
V，如图甲所示.
(3)将多用电表与副线圈n2＝200匝的接线柱相连接，如图乙所示.读出副线圈两端的电压U2.
(4)将n2、U2、n1、U1记录在表格一中.
(5)保持n1＝400匝，U1＝5
V不变.将多用电表与副线圈n2＝800匝的接线柱相连接，如图丙所示，重复上述实验，将结果记录到表格一中.
(6)保持n1＝400匝，U1＝5
V不变.将多用电表与副线圈n2＝1
400匝的接线柱相连接，如图丁所示，重复上述实验，将结果记录到表格一中.
实验次数
1
2
3
n2/匝
?
?
?
U2/V
?
?
?
2.保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数n1对副线圈电压U2的影响.
表格二　U1＝5
V，n2＝400匝
实验次数
1
2
3
n1/匝
?
?
?
U2/V
?
?
?
(1)将1中的原线圈作为副线圈，副线圈作为原线圈.
(2)选择n2＝400匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上.
(3)将选择开关拨至5
V挡.
(4)将多用电表与副线圈n2＝400匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2.
(5)将n2、U2、n1、U1记录在表格二中.
(6)保持n2＝400匝，U1＝5
V不变，将连接电源的两根导线先后与原线圈n1＝800匝和n1＝1
400匝的接线柱相连接，重复上述实验，将结果记录到表格二中.
(7)拆除实验线路，整理好实验器材.
四、数据分析与结论
分析表格一和表格二中记录的数据，可得以下结论：
1.当原线圈电压、原线圈匝数不变时，副线圈电压与副线圈匝数成
比.当原线圈电压、副线圈匝数不变时，副线圈电压与原线圈匝数成
比.
正
反
五、注意事项
1.为了人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12
V，即使这样，通电时也不要用手接触裸露的导线、接线柱.
2.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，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量.
精析典题
例1　(多选)如图3所示，在用可拆变压器“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，下列说法正确的是
图3
一、实验原理与操作
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“测定电池的电动势和
内阻”实验中的直流电压表
C.原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱时，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，因此需要用可拆变压器研究，选项
A、D正确.
变压器只对交流电压有作用，故不能用直流电压表测量原、副线圈的电压，选项B错误.
根据输入、输出电压之比等于原、副线圈匝数之比可知，原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C错误.
二、探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
例2　如果把一个可拆变压器看成理想变压器，两个线圈分别为A、B，现要测量A线圈的匝数，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，请简要叙述实验步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)：
_______________________________________________________________
A线圈的匝数为nA＝____________.(用所测物理量符号表示)
答案　见解析
解析　①用长导线绕一个n匝线圈，作为副线圈替代A线圈.
②把低压交流电源接B线圈，用多用电表交流电压挡测得绕制的线圈的输出电压U.
③用A线圈换下绕制的线圈，用多用电表交流电压挡测得A线圈的输出电压UA.
例3　为完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验.必须要选用的是________.
A.有闭合铁芯的原、副线圈
B.无铁芯的原、副线圈
C.交流电源
D.直流电源
E.多用电表(交流电压挡)
F.多用电表(交流电流挡)
ACE
用匝数na＝60匝和nb＝120匝的变压器，实验测量数据如下表，
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线圈是________(选填“na”或“nb”).
nb
解析　为了完成实验，需要使用交流电源变压，故选用多用电表的交流电压挡.为了让变压效果明显，需要带闭合铁芯的原、副线圈.
由于存在漏磁，所以副线圈测量电压值应该小于理论变压值，即nb为输入端，na为输出端.
1.如图4所示是“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验示意图，a线圈接交流电源，b线圈接交流电压表，在实验过程中
A.只增加b线圈的匝数，电压表的示数一定增大
B.只增加a线圈的匝数，电压表的示数一定增大
C.同时增加a、b两线圈的匝数，电压表的示数一
定增大
D.只改变a线圈两端的电压，电压表的示数不变
1
2
3
随堂演练
图4
√
4
1
2
3
所以只增加nb，Ub一定增大，A正确；
而只增加na，Ub一定减小，B错误；
na、nb都增加，Ub不一定增大，C错误；
只改变Ua，Ub一定改变，D错误.
4
1
2
3
2.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，实验室中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
上述器材在本实验中不必用到的是________(填器材前的序号)，本实验中还需用到的器材有______________.
BC
低压交流电源
4
1
2
3
解析　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，需要知道原、副线圈的匝数，可拆变压器就能满足条件，故A必用到.
变压器的原理是互感现象，是原线圈磁场的变化引起副线圈产生感应电动势，所以不需要外界的磁场，故B不必用到.
如果原线圈中接的是直流电源，则副线圈中不会有感应电动势产生，故C不必用到，
需要用到低压交流电源.探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，需要测电压，所以需要一个测电压的仪器，故D必用到.
做电学实验，需要用到开关、导线，故E必用到.
4
1
2
3
3.有一个教学用的可拆变压器，如图5甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，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线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b
位置，由此可推断________(选填“A”或“B”)线
圈的匝数较多.
图5
A
解析　匝数多的导线横截面积小，长度大，故电阻大，A线圈电阻大，故A线圈匝数较多.
4
1
2
3
(2)该实验中输入端所接电源最适合的是________.
A.220
V交流电源
B.12
V以内低压直流电源
C.36
V安全电压
D.12
V以内低压交流电源
解析　为保证学生安全，应用12
V以内低压交流电源.
D
4
1
2
3
4.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________，你做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同学.做出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律.
4
1
2
3
(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(一般低于12
V)交流电源.
低压(一般低于12
V)交流
4
1
2
3
(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________量程进行试测，大致确定被测数据后，再先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，并先用最大量程进行试测.
交流电压
最大
4

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