第2课时 变压器的原理及应用
学习目标
1.了解变压器的构造及工作原理。 2.掌握理想变压器的三个基本关系。 3.理解自耦变压器和互感器的构造特点及应用。
知识点一 变压器的原理
情境：如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，左边的线圈通过开关连接到学生电源的交流电源的两端，右边的线圈连接到小灯泡的两端。闭合开关，接通电源时发现小灯泡会发光。
问题：（1）两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？这种设备称为什么？
（2）如果将左边的线圈改接到学生电源的恒流电源上，小灯泡还会发光吗？为什么？由此说明什么问题？
提示：（1）当左边线圈接上交流电源时，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可知，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。这种设备称为变压器。
（2）不会；因为左边线圈改接到恒流电源时，左边线圈中有恒定电流，在铁芯中形成稳定的磁场，所以在右边的线圈上不会产生感应电动势。由此说明变压器不能使用恒定电流的电源。
1.变压器的构造
变压器由 闭合铁芯 和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示。
（1）原线圈：与 交流电源 连接的线圈，也叫初级线圈。
（2）副线圈：与 负载 连接的线圈，也叫次级线圈。
2.变压器的工作原理
变压器工作的基础是 互感 现象。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，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生 感应电动势 。
3.理想变压器：没有 能量 损耗的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。
（1）变压器线圈无电阻，即不发热。
（2）变压器铁芯无漏磁。
（3）铁芯中不产生涡流。
【易错辨析】
（1）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。（ √ ）
（2）变压器对交变电流、恒定电流都能起变压作用。（ × ）
（3）变压器既能改变交变电流的电压也能改变其周期和频率。（ × ）
变压器工作原理的理解
【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
D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
答案：AC
解析：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，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；变压器原、副线圈交变电流的频率相同，故C正确；变压器对恒定电流不起作用，故D错误。
知识点二 理想变压器的基本关系
情境：如图所示为某款手机快充充电器的部分参数图片，上面标有“输入：100～240 V，输出：5 V、9 V”的字样。
40 W充电器参数：
型号：HW-100400C01
输入：100～240 V 50/60 Hz 1.2 A
输出：5 V 2A、9 V 2 A、10 V 4 A Max
问题：图片说明手机充电器是升压变压器的还是降压变压器？
提示：降压变压器。
1.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 匝数 之比，即＝。
2.两类变压器
（1）降压变压器：副线圈的电压比原线圈电压 低 的变压器。
（2）升压变压器：副线圈的电压比原线圈电压 高 的变压器。
3.变压器的效率：变压器的 输出 功率与 输入 功率之比。
【易错辨析】
（1）变压器的输入电压越大，输出电压一定越大。（ × ）
（2）变压器的原线圈匝数越大，输出电压一定越小。（ × ）
（3）实际中变压器的效率一定小于100％。（ √ ）
理想变压器的基本关系
各物理量关系 一个副线圈 多个副线圈
电压关系 ＝ ＝＝＝…
电流关系 ＝ n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
功率关系 P1＝P2 P1＝P2＋P3＋…
频率关系 f1＝f2 f1＝f2＝f3＝…
【例2】 （单个副线圈的变压器）（2024·浙江1月选考5题）如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin100πt V的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是（ ）
A.＜
B.＜
C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5 V
D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz
答案：B
解析：原线圈两端电压的有效值U1＝ V＝ V，根据电压与匝数关系有＝，变压器副线圈电压的峰值U2max＝U2，根据题意有U2max＞10×103 V，解得＞2 000，＜，故A错误，B正确；用电压表测原线圈两端电压，电压表测的是有效值，则示数为U1＝ V＝ V，故C错误；根据ω＝＝2πf＝100π rad/s，解得f＝50 Hz，变压器不改变频率，则副线圈输出交流电压的频率是50 Hz，故D错误。
【考教衔接】
真题探源 人教选择性必修第二册·P68B组T2： 2.图3-4甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图3-4乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，求： （1）图中开关闭合时电压表的示数； （2）变压器原、副线圈的匝数满足怎样的关系才能实现点火？ 图3-4
衔接分析 人教选择性必修第二册·P68B组T2和2024浙江1月选考题都以燃气灶点火装置的原理图为情境，均考查了： （1）理想变压器的基本关系的应用。 （2）交变电流有效值的计算问题。
解题通法 理想变压器的三个基本关系： （1）电压关系：＝ （2）电流关系：＝ （3）功率关系：P1＝P2
规律总结
理想变压器的各量间制约关系
电压制约 输入电压决定输出电压：U2＝
电流制约 输出电流决定输入电流：I1＝
功率制约 输出功率决定输入功率：P1＝P2
图甲中的变压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，A、 V均为理想电表。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是（ ）
A.原、副线圈的匝数比为4∶1
B.原线圈的电流为1 A
C.原线圈的电压有效值为220 V
D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz
解析：B 根据题图乙可知原线圈中交变电压的频率为f＝＝ Hz＝50 Hz，原线圈的电压有效值为U1＝ V＝220 V，根据变压器原、副线圈的匝数比等于电压比可得＝＝＝，故A、C、D错误；副线圈的电流为I2＝＝ A＝2 A，根据U1I1＝U2I2，可得原线圈的电流为I1＝＝ A＝1 A，故B正确。
【例3】 （多个副线圈的变压器）在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2∶n3＝6∶3∶1，电流表均为理想交流电流表，两电阻阻值相同。当在原线圈两端加上大小为U的交变电压时，三个电流表的示数之比I1∶I2∶I3为（ ）
A.1∶2∶3 B.1∶2∶1
C.1∶3∶6 D.5∶9∶3
答案：D
解析：由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比可知＝，＝，解得U2＝，U3＝，设电流表A3的示数为I，即I3＝I＝＝，则I2＝＝＝3I，理想变压器输入功率与输出功率相等，即U1I1＝U2I2＋U3I3，解得I1＝I，则I1∶I2∶I3＝5∶9∶3，故A、B、C错误，D正确。
【例4】 （原线圈接有负载的变压器）〔多选〕如图所示，理想变压器原、副线圈接有三个完全相同的灯泡，其额定电压均为U，且三个灯泡均能正常发光。下列说法中正确的是（ ）
A.原、副线圈匝数比为2∶1 B.原、副线圈匝数比为1∶3
C.A、B两端的输入电压为3U D.A、B两端的输入电压为4U
答案：AC
解析：设灯泡正常发光时，流过它的电流为I，则该变压器原线圈中的电流I1＝I，副线圈中的电流I2＝2I，则原、副线圈匝数比＝＝2∶1，故A正确，B错误；所以原线圈两端的电压为U1＝U2＝2U，则A、B两端的输入电压为3U，故C正确，D错误。
方法技巧
变压器原线圈接有负载的两种情况
1.原线圈与负载串联（如图甲所示）
负载会分担一部分电压，原线圈两端的电压U1＝U－UR，流过负载的电流等于原线圈中的电流，有＝，＝。
2.原线圈与负载并联（如图乙所示）
负载会分流，原线圈两端的电压U1＝U，流过原线圈的电流I1＝I－IR，有＝，＝。
【例5】 （理想变压器电路的动态分析）〔多选〕如图所示，电流表、电压表均为理想电表，变压器为理想变压器，R1、R2是定值电阻，R3为滑动变阻器。闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A.仅将滑片P1上移时，电流表A的示数变大
B.仅将滑片P2下移时，电压表V的示数变大
C.滑片P1下移、P2上移时，电阻R1的功率增大
D.只断开开关S，电压表V的示数变大，电流表A的示数变小
答案：AD
解析：仅将滑片P1上移时，副线圈匝数增大，根据理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系有＝，可知副线圈电压增大，则副线圈电功率增大，原线圈电功率也增大，根据P＝UI可知电流表A的示数变大，故A正确；仅将滑片P2下移时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，电压表V的示数变小，故B错误；由上述分析可知滑片P1下移、P2上移时，副线圈电压减小，滑动变阻器电阻增大，则副线圈电流减小，电阻R1的功率减小，故C错误；只断开开关S，总电阻增大，则副线圈电流减小，根据理想变压器原、副线圈电流与匝数的关系可知原线圈电流减小，即电流表A示数变小，R2两端电压增大，则电压表示数变大，故D正确。
规律总结
理想变压器动态分析问题的两种情况
匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况
不变，负载R变化 变化，负载R不变
（1）U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。 （2）当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。 （3）I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化 （1）U1不变，发生变化，U2变化。 （2）R不变，U2变化，I2发生变化。 （3）根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，I1发生变化
两类常用变压器
一、自耦变压器
1.自耦变压器的铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作原线圈，线圈的一部分作副线圈，就可以降低电压，如图甲所示，反之如图乙则升高电压。
2.调压变压器就是一种自耦变压器，构造如图丙所示。线圈绕在一个圆环形的铁芯上，A、B两端输入交流电压U1，移动触头P就可以调节输出电压U2。
【典例1】 一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈匝数为1 100匝，接在有效值为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，且变压器是理想的，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
答案：B
解析：理想变压器的原、副线圈的输入功率和输出功率相同，故通过原线圈的电流I1＝＝ A≈9.1 A，负载两端电压即为副线圈两端的电压，由＝，即＝，可得U2＝380 V，故B正确。
二、电压互感器和电流互感器
电压互感器：测量高电压 n1＞n2，并联在被测电路中，把高电压变为低电压，用电压表测得低电压U2，再根据铭牌上变压比算出被测高电压
电流互感器：测量大电流 n1＜n2，串联在被测电路中，把大电流变成小电流，用电流表测得小电流I2，再根据铭牌上变流比算出被测大电流
【典例2】 如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V和10 A，已知甲中原、副线圈匝数比为100∶1，乙中原、副线圈匝数比为1∶10，则
（1）甲中输电电压是多少？
（2）乙中输电电流是多少？
答案：（1）22 000 V （2）100 A
解析：（1）题图甲是电压互感器，题图甲中的电表是电压表，根据匝数比等于电压比得＝，
可得U1＝U2＝×220 V＝22 000 V。
（2）题图乙是电流互感器，电表是电流表，只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比，即＝，
可得I1＝I2＝×10 A＝100 A。
1.（变压器的原理）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.变压器对恒定电流也能变压
解析：B 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，在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；变压器只能对变化的电流有变压作用，对恒定电流没有变压作用，D错误。
2.（理想变压器的基本关系）〔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两端输入电压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
解析：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。
3.（自耦变压器）如图甲、乙所示的电路中，当A、B间接10 V交变电压时，C、D间电压为4 V，M、N间接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：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间接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间接4 V直流电压时，M、N两端的电压也是4 V，故B正确。
4.（互感器）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、副线圈的匝数之比为k1，电压表读数为U；乙图中变压器原、副线圈的匝数之比为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.，
解析：B 由理想变压器的工作原理，对甲图，有＝＝k1，解得U1＝k1U；对乙图，有＝＝k2，解得I1＝，B正确，A、C、D错误。
知识点一 变压器的原理
1.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝4∶1，当导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，电流表A1的示数是12 mA，则电流表A2的示数为（ ）
A.3 mA B.0
C.48 mA D.与负载R的值有关
解析：B 导体棒向左匀速切割磁感线时，在线圈n1中通过的是恒定电流，不能引起穿过副线圈的磁通量变化，在副线圈上无感应电动势，所以A2中无电流通过。故B正确。
2.手机无线充电是比较新颖的充电方式。电磁感应式无线充电的原理图如图所示，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。当充电基座上的送电线圈通入按正弦规律变化的电流后，就会在邻近的受电线圈中感应出电流，最终实现为手机电池充电。在充电过程中，下列说法错误的是（ ）
A.送电线圈中电流产生的磁场呈周期性变化
B.受电线圈中感应电流产生的磁场恒定不变
C.送电线圈和受电线圈通过互感现象实现能量传递
D.手机和基座不需要导线连接
解析：B 由于送电线圈输入的是正弦式交变电流，是周期性变化的，因此受电线圈中产生的磁场也是周期性变化的，A正确，B错误；根据变压器原理，原、副线圈是通过互感现象实现能量传递的，因此送电线圈和受电线圈也是通过互感现象实现能量传递，C正确；手机与基座不需要导线连接就能实现充电，D正确。
知识点二 理想变压器的基本关系
3.（2022·北京高考）某理想变压器的原线圈接在220 V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22 000 V，输出电流为300 mA。该变压器（ ）
A.原、副线圈的匝数之比为100∶1
B.输入电流为30 A
C.输入电流的最大值为15 A
D.原、副线圈交流电的频率之比为1∶100
解析：B 原、副线圈的匝数之比为＝＝＝，故A错误；根据＝，可得输入电流为I1＝I2＝100×300×10－3A＝30 A，故B正确；输入电流的最大值为Im＝I1＝30 A，故C错误；变压器不会改变交流电的频率，则原、副线圈交流电的频率之比为1∶1，故D错误。
4.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1，两个标有“12 V 6 W”的小灯泡并联在副线圈的两端。当两灯泡都正常工作时，原线圈电路中电压表和电流表（可视为理想的电表）的示数分别是（ ）
A.120 V，0.10 A B.240 V，0.025 A
C.120 V，0.05 A D.240 V，0.05 A
解析：D 灯泡正常发光，U2＝12 V，根据＝，代入数据解得U1＝240 V；两个灯泡均正常发光，I2＝2×＝1 A，根据＝，代入数据解得I1＝0.05 A，故D正确。
5.如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1 000，两个副线圈的匝数分别为n2＝50和n3＝100，L1是“6 V 2 W”的小灯泡，L2是“12 V 4 W”的小灯泡，当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电流为（ ）
A. A B. A
C. A D. A
解析：C 两灯泡都正常发光，则U2＝6 V，原线圈两端电压U1＝U2＝×6 V＝120 V，副线圈上总的输出功率P出＝PL1＋PL2＝2 W＋4 W＝6 W，原线圈上输入功率P入＝P出＝6 W，原线圈中的电流I1＝＝ A＝ A，故选项C正确。
知识点三 自耦变压器与互感器
6.图甲为教室的挂扇，图乙为一种自耦调压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环形铁芯上。若在A、B端输入电压按u＝220sin（100πt）V规律变化的交流电，在B、C间接风扇。下列表述正确的是（ ）
A.接入风扇的交流电频率为100 Hz
B.触头P转到线圈中间位置时，风扇所加电压为110 V
C.触头P顺时针旋转时，A、B间输入电流增大
D.触头P顺时针旋转时，风扇的转速加快
解析：B 由交流电源电压的表达式可知ω＝100π rad/s，所以T＝＝0.02 s，则交流电的频率为f＝＝50 Hz，自耦调压器不改变交流电的频率，所以接入风扇的交流电频率为50 Hz，故A错误；交流电源电压的有效值为U＝＝ V＝220 V，此电压加在线圈的A、B两端，所以触头P转到线圈中间位置时，风扇两端的电压为＝110 V，故B正确；触头P顺时针旋转时，B、C间的线圈匝数减少，电压减小，风扇两端的电压减小，风扇电流减小，自耦调压器的输出功率减小，风扇的转速减慢，输入功率减小，输入电压有效值不变，则A、B间输入电流减小，故C、D错误。
7.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：A 由图可知1表为电压互感器，1应接入电压表；2表为电流互感器，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.〔多选〕如图所示，理想变压器的原线圈接入u＝110sin 100πt（V）的交变电压，电阻r＝6 Ω，电器RL的规格为“220 V，880 W”，该电器正常工作。由此可知（ ）
A.交变电压的频率为50 Hz B.原、副线圈的匝数比为1∶2
C.变压器的输入功率为880 W D.副线圈中电流的有效值为4 A
解析：AD 由输入电压的表达式知f＝ Hz＝50 Hz，故A正确；输入电压的有效值为110 V，RL的额定电压为220 V，所以变压器的输出电压大于220 V，原副线圈的匝数比小于1∶2，故B错误；变压器的输出功率为RL的功率和r的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，故C错误；副线圈中的电流有效值与RL中的电流相同，为I＝＝4 A，故D正确。
9.〔多选〕如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0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）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各电表（可视为理想电表）的读数变化判断正确的是（ ）
A.A2读数变小 B.A1读数变大
C.V1读数变大 D.V3读数变小
解析：BD 由于变压器原线圈的输入电压U1不变，则V1读数不变，C错误；根据＝，可知副线圈的输出电压U2不变，则V2读数不变，当用户的用电器增加时，则R减小，副线圈回路总电阻减小，根据部分电路欧姆定律可知，副线圈电流I2增大，则A2读数变大，A错误；根据＝，可知原线圈电流I1增大，则A1读数变大，B正确；由于通过R0的电流增大，R0两端电压增大，根据U2＝＋U3，可知V3读数变小，D正确。
10.〔多选〕（2025·广东汕尾期末）如图所示为某电吹风的电路图，扇形金属触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风、吹冷风三种工作状态。变压器为理想变压器，当P使b、c接触时，标有“6 V 6 W”的小风扇正常工作，下列说法正确的是（ ）
A.该时刻电吹风吹的是冷风
B.该时刻小风扇两端电压最大值为6 V
C.该时刻流过小风扇的电流小于1 A
D.变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝110∶3
解析：AD 该时刻P使b、c接触时，电吹风吹的是冷风，故A正确；该时刻小风扇两端电压有效值为6 V，故B错误；该时刻流过小风扇的电流I＝＝1 A，故C错误；变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝U1∶U2＝220 V∶6 V＝110∶3，故D正确。
11. 〔多选〕自耦变压器供电方式非常适用于大容量负荷的供电，对通信线路的干扰较小，因而被客运专线以及重载货运铁路广泛应用。如图所示，一自耦变压器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c、d间接定值电阻R。该变压器为理想变压器，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，以下说法正确的是（ ）
A.U2＜U1，U2降低 B.变压器输入功率减小
C.变压器输出功率增大 D.流过R的电流增大
解析：AB 根据理想变压器的电压关系有＝，由于n2＜n1，所以U2＜U1，当滑动触头从M点顺时针转动到N点过程，n2减小，则U2降低，故A正确；U2降低，则流过R的电流减小，R消耗的电功率（变压器的输出功率）减小，由于是理想变压器，变压器的输入功率等于输出功率，故变压器输入功率也减小，故B正确，C、D错误。
13 / 13第2课时 变压器的原理及应用
1.了解变压器的构造及工作原理。 2.掌握理想变压器的三个基本关系。 3.理解自耦变压器和互感器的构造特点及应用。
知识点一 变压器的原理
情境：如图所示，把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，左边的线圈通过开关连接到学生电源的交流电源的两端，右边的线圈连接到小灯泡的两端。闭合开关，接通电源时发现小灯泡会发光。
问题：（1）两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？这种设备称为什么？
（2）如果将左边的线圈改接到学生电源的恒流电源上，小灯泡还会发光吗？为什么？由此说明什么问题？
1.变压器的构造
变压器由 和绕在铁芯上的两个线圈组成，如图所示。
（1）原线圈：与 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
变压器工作的基础是 现象。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，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生 。
3.理想变压器：没有 损耗的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。
（1）变压器线圈无电阻，即不发热。
（2）变压器铁芯无漏磁。
（3）铁芯中不产生涡流。
【易错辨析】
（1）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。（ ）
（2）变压器对交变电流、恒定电流都能起变压作用。（ ）
（3）变压器既能改变交变电流的电压也能改变其周期和频率。（ ）
变压器工作原理的理解
【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
D.当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
尝试解答
知识点二 理想变压器的基本关系
情境：如图所示为某款手机快充充电器的部分参数图片，上面标有“输入：100～240 V，输出：5 V、9 V”的字样。
40 W充电器参数：
型号：HW-100400C01
输入：100～240 V 50/60 Hz 1.2 A
输出：5 V 2A、9 V 2 A、10 V 4 A Max
问题：图片说明手机充电器是升压变压器的还是降压变压器？
1.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 之比，即＝。
2.两类变压器
（1）降压变压器：副线圈的电压比原线圈电压 的变压器。
（2）升压变压器：副线圈的电压比原线圈电压 的变压器。
3.变压器的效率：变压器的 功率与 功率之比。
【易错辨析】
（1）变压器的输入电压越大，输出电压一定越大。（ ）
（2）变压器的原线圈匝数越大，输出电压一定越小。（ ）
（3）实际中变压器的效率一定小于100％。（ ）
理想变压器的基本关系
各物理量关系 一个副线圈 多个副线圈
电压关系 ＝ ＝＝＝…
电流关系 ＝ n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
功率关系 P1＝P2 P1＝P2＋P3＋…
频率关系 f1＝f2 f1＝f2＝f3＝…
【例2】 （单个副线圈的变压器）（2024·浙江1月选考5题）如图为某燃气灶点火装置的原理图。直流电经转换器输出u＝5sin100πt V的交流电，经原、副线圈匝数分别为n1和n2的变压器升压至峰值大于10 kV，就会在打火针和金属板间引发电火花，实现点火。下列正确的是（ ）
A.＜
B.＜
C.用电压表测原线圈两端电压，示数为5 V
D.副线圈输出交流电压的频率是100 Hz
尝试解答
【考教衔接】
真题探源 人教选择性必修第二册·P68B组T2： 2.图3-4甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为图3-4乙所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，电压表为交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5 000 V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体，求： （1）图中开关闭合时电压表的示数； （2）变压器原、副线圈的匝数满足怎样的关系才能实现点火？ 图3-4
衔接分析 人教选择性必修第二册·P68B组T2和2024浙江1月选考题都以燃气灶点火装置的原理图为情境，均考查了： （1）理想变压器的基本关系的应用。 （2）交变电流有效值的计算问题。
解题通法 理想变压器的三个基本关系： （1）电压关系：＝ （2）电流关系：＝ （3）功率关系：P1＝P2
规律总结
理想变压器的各量间制约关系
电压制约 输入电压决定输出电压：U2＝
电流制约 输出电流决定输入电流：I1＝
功率制约 输出功率决定输入功率：P1＝P2
图甲中的变压装置可视为理想变压器，负载电路中R＝55 Ω，A、 V均为理想电表。若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压，电压表的示数为110 V，下列表述正确的是（ ）
A.原、副线圈的匝数比为4∶1
B.原线圈的电流为1 A
C.原线圈的电压有效值为220 V
D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz
【例3】 （多个副线圈的变压器）在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2∶n3＝6∶3∶1，电流表均为理想交流电流表，两电阻阻值相同。当在原线圈两端加上大小为U的交变电压时，三个电流表的示数之比I1∶I2∶I3为（ ）
A.1∶2∶3 B.1∶2∶1
C.1∶3∶6 D.5∶9∶3
尝试解答
【例4】 （原线圈接有负载的变压器）〔多选〕如图所示，理想变压器原、副线圈接有三个完全相同的灯泡，其额定电压均为U，且三个灯泡均能正常发光。下列说法中正确的是（ ）
A.原、副线圈匝数比为2∶1
B.原、副线圈匝数比为1∶3
C.A、B两端的输入电压为3U
D.A、B两端的输入电压为4U
尝试解答
方法技巧
变压器原线圈接有负载的两种情况
1.原线圈与负载串联（如图甲所示）
负载会分担一部分电压，原线圈两端的电压U1＝U－UR，流过负载的电流等于原线圈中的电流，有＝，＝。
2.原线圈与负载并联（如图乙所示）
负载会分流，原线圈两端的电压U1＝U，流过原线圈的电流I1＝I－IR，有＝，＝。
【例5】 （理想变压器电路的动态分析）〔多选〕如图所示，电流表、电压表均为理想电表，变压器为理想变压器，R1、R2是定值电阻，R3为滑动变阻器。闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A.仅将滑片P1上移时，电流表A的示数变大
B.仅将滑片P2下移时，电压表V的示数变大
C.滑片P1下移、P2上移时，电阻R1的功率增大
D.只断开开关S，电压表V的示数变大，电流表A的示数变小
尝试解答
规律总结
理想变压器动态分析问题的两种情况
匝数比不变的情况 负载电阻不变的情况
不变，负载R变化 变化，负载R不变
（1）U1不变，根据＝，输入电压U1决定输出电压U2，可以得出不论负载电阻R如何变化，U2不变。 （2）当负载电阻发生变化时，I2变化，根据输出电流I2决定输入电流I1，可以判断I1的变化。 （3）I2变化引起P2变化，根据P1＝P2，可以判断P1的变化 （1）U1不变，发生变化，U2变化。 （2）R不变，U2变化，I2发生变化。 （3）根据P2＝和P1＝P2，可以判断P2变化时，P1发生变化，I1发生变化
两类常用变压器
一、自耦变压器
1.自耦变压器的铁芯上只绕有一个线圈，如果把整个线圈作原线圈，线圈的一部分作副线圈，就可以降低电压，如图甲所示，反之如图乙则升高电压。
2.调压变压器就是一种自耦变压器，构造如图丙所示。线圈绕在一个圆环形的铁芯上，A、B两端输入交流电压U1，移动触头P就可以调节输出电压U2。
【典例1】 一升压式自耦调压变压器的电路如图所示，其副线圈匝数可调。已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈匝数为1 100匝，接在有效值为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，且变压器是理想的，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
尝试解答
二、电压互感器和电流互感器
电压互感器：测量高电压 n1＞n2，并联在被测电路中，把高电压变为低电压，用电压表测得低电压U2，再根据铭牌上变压比算出被测高电压
电流互感器：测量大电流 n1＜n2，串联在被测电路中，把大电流变成小电流，用电流表测得小电流I2，再根据铭牌上变流比算出被测大电流
【典例2】 如图所示，L1、L2是高压输电线，图中两电表示数分别是220 V和10 A，已知甲中原、副线圈匝数比为100∶1，乙中原、副线圈匝数比为1∶10，则
（1）甲中输电电压是多少？
（2）乙中输电电流是多少？
尝试解答
提示：完成课后作业 第三章 3. 第2课时
7 / 7第1课时 实验：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）保持n1一定，研究U2和 的关系。
（2）保持n2一定，研究U2和 的关系。
三、实验器材
学生电源（低压交流，小于12 V）1个、可拆 1个（如图所示）、 （交流电压挡）2个、导线若干。
四、实验步骤
1.如图所示，连接好电路，将两个 调到交流 挡，并记录两个线圈的匝数。
2.用多用电表的 挡测原线圈的电压，记录到表格中。
3.保持原线圈的匝数不变，改变 的匝数，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 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，学生电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的导线和接线柱。
类型｜教材原型实验
【例1】 （2025·甘肃白银期末）某实验小组用可拆变压器做“探究变压器原、副线圈两端的电压和匝数的关系”实验，可拆变压器零部件和组装后的变压器如图所示。
（1）在下列给出的器材中，本实验需要用到的有 。
A.干电池 B.学生电源
C.实验室用电压表 D.多用电表
（2）本实验通过改变原、副线圈匝数来探究原、副线圈两端的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 。
A.控制变量法 B.等效替代法 C.整体隔离法
（3）某次用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈进行实验，测量的数据如下表所示，下列说法正确的是 。
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，原、副线圈两端的电压与匝数成正比
B.副线圈的匝数为na，原、副线圈两端的电压与匝数成反比
C.原线圈的匝数为nb，原、副线圈两端的电压与匝数成正比
D.副线圈的匝数为nb，原、副线圈两端的电压与匝数成反比
尝试解答
【例2】 （2025·江苏南京期末）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中：
（1）下列仪器中不需要的是 。
（2）实验时原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是 。
A.原线圈接直流电源，多用电表用直流电压挡
B.原线圈接直流电源，多用电表用交流电压挡
C.原线圈接交流电源，多用电表用交流电压挡
D.原线圈接交流电源，多用电表用直流电压挡
（3）若某次实验中使用匝数N1＝400匝、N2＝800匝的变压器，测得的电压分别U1＝3.6 V、U2＝8.2 V，据此可知 （选填“N1”或“N2”）是原线圈匝数。
（4）造成（3）中误差的原因可能为 。
A.原线圈上的电流产生热量
B.副线圈上的电流产生热量
C.变压器铁芯漏磁
D.原线圈输入电压发生变化
尝试解答
提示：完成课后作业 第三章 3. 第1课时
3 / 3第1课时 实验：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）保持n1一定，研究U2和 n2 的关系。
（2）保持n2一定，研究U2和 n1 的关系。
三、实验器材
学生电源（低压交流，小于12 V）1个、可拆 变压器 1个（如图所示）、 多用电表 （交流电压挡）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.保持原线圈的匝数不变，改变 副线圈 的匝数，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，学生电源的电压不能超过12 V，不能用手接触裸露的导线和接线柱。
类型｜教材原型实验
【例1】 （2025·甘肃白银期末）某实验小组用可拆变压器做“探究变压器原、副线圈两端的电压和匝数的关系”实验，可拆变压器零部件和组装后的变压器如图所示。
（1）在下列给出的器材中，本实验需要用到的有 BD 。
A.干电池 B.学生电源
C.实验室用电压表 D.多用电表
（2）本实验通过改变原、副线圈匝数来探究原、副线圈两端的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 A 。
A.控制变量法 B.等效替代法 C.整体隔离法
（3）某次用匝数na＝400匝和nb＝800匝的线圈进行实验，测量的数据如下表所示，下列说法正确的是 C 。
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，原、副线圈两端的电压与匝数成正比
B.副线圈的匝数为na，原、副线圈两端的电压与匝数成反比
C.原线圈的匝数为nb，原、副线圈两端的电压与匝数成正比
D.副线圈的匝数为nb，原、副线圈两端的电压与匝数成反比
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错误，B正确；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错误，D正确。
（2）本实验需要运用的科学方法是控制变量法。故选A。
（3）由表格数据可知，变压器并非理想变压器即有能量损失，所以原线圈的匝数为nb，副线圈的匝数为na，在误差允许的范围内原、副线圈两端的电压之比近似等于匝数比。故选C。
【例2】 （2025·江苏南京期末）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中：
（1）下列仪器中不需要的是 AB 。
（2）实验时原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下列操作正确的是 C 。
A.原线圈接直流电源，多用电表用直流电压挡
B.原线圈接直流电源，多用电表用交流电压挡
C.原线圈接交流电源，多用电表用交流电压挡
D.原线圈接交流电源，多用电表用直流电压挡
（3）若某次实验中使用匝数N1＝400匝、N2＝800匝的变压器，测得的电压分别U1＝3.6 V、U2＝8.2 V，据此可知 N2 （选填“N1”或“N2”）是原线圈匝数。
（4）造成（3）中误差的原因可能为 ABC 。
A.原线圈上的电流产生热量
B.副线圈上的电流产生热量
C.变压器铁芯漏磁
D.原线圈输入电压发生变化
解析：（1）“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验，结合选项可知需要的器材有低压交流电源，同时还需要交流电压表来测量电压，故不需要的是A、B。
（2）根据实验原理可知，原线圈应接交流电源，副线圈接电压表，应用多用电表的交流电压挡。故选C。
（3）若某次实验中用匝数N1＝400匝、N2＝800匝的变压器，测得的电压分别为U1＝3.6 V、U2＝8.2 V，则有＜，因为变压器不是理想的，存在漏磁，线圈电阻大、铁芯发热、导线发热等电能损耗，即副线圈电压小于原线圈电压的一半，则N2一定是原线圈匝数，N1为副线圈匝数。
（4）原、副线圈上通过电流产生热量，铁芯在交变磁场作用下发热，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正确；变压器铁芯漏磁，从而导致电压比和匝数比不等，故C正确；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故D错误。
1.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 。
（2）通过理论分析可得理想变压器两端的电压与匝数关系为＝，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 B 。
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
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，即不需要A、C。
（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。
2.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∶1.9
（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 升压 （选填“升压”或“降压”）变压器。
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。
3.（2025·河北邯郸期末）在“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。
（1）对于实验过程，下列说法正确的有 AC ；
A.本探究实验采用了控制变量法
B.测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
C.使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量
D.因为实验所用电压较低，通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱
（2）已知理想变压器＝，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱，此变压器可看作理想变压器，当副线圈所接电表的示数为6.0 V，则原线圈的输入电压应为 B ；
A.18.0 V B.12.0 V
C.5.0 V D.3.0 V
（3）该同学组装变压器时忘记将铁芯闭合进行实验，当原副线圈匝数比为8∶1，原线圈接12.0 V交流电压，则测量副线圈的交流电压表的实际读数可能是 D ；
A.0 V B.9.60 V
C.1.50 V D.0.65 V
解析：（1）为便于探究，可以采用控制变量法，故A正确；变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B错误；使用多用电表测电压时，为了安全先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量，故C正确；虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，故D错误。
（2）变压器为理想变压器，则原线圈电压为U1＝＝×6 V＝12 V，故选B。
（3）假设变压器为理想变压器，则副线圈电压为U2＝＝×12 V＝1.5 V，考虑到变压器不是理想变压器，则副线圈两端电压小于1.5 V，电压表测量有效值，则读数小于1.5 V，故选D。
4.在“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，小明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 BD 。
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）小明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接线柱相连的电压表示数可能是 D 。
A.48.0 V B.4.0 V
C.3.6 V D.0 V
（3）小明正确选材并接线后，记录如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 副 （选填“原”或“副”）线圈的匝数。
解析：（1）本实验中选用低压交流电源，故用交流电压表测量副线圈两端的电压，另外本实验还需要开关、导线若干。故选BD。
（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，即副线圈所接电压表无示数。故选D。
（3）由题表中数据可得，在误差允许的范围内变压器原、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，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。
5.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，由此可推断 A （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，且理想变压器满足＝，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 A （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 交流电压 挡分别测量A线圈中“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 。（用题中所给字母表示）
解析：（1）根据R＝ρ可知，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）②因为要测量A线圈总匝数，所以要把A全部线圈与低压交流电源相连接；③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；④根据变压器电压比等于匝数比，有＝，可得nA＝。
6.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 ①③②④ （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 ＝ 。
解析：（1）在“探究变压器原、副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＝。
7.如图用可拆变压器探究“变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”实验中：
（1）下列说法正确的是 C 。
A.为了人身安全，只能使用不超过12 V的低压直流电源
B.穿过副线圈的磁通量大于原线圈的磁通量
C.测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”
D.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
（2）通过实验已得出结论＝，本实验想采用控制变量法重新研究，原线圈的匝数为n1，电压为U1，副线圈的匝数为n2，电压为U2，下列三幅图中，能正确反应本实验结果的有 AC 。
解析：（1）为了人身安全，只能使用不超过12 V的低压交流电源，选项A错误；由于变压器不是理想的，有“漏磁”，则穿过副线圈的磁通量小于原线圈的磁通量，选项B错误；测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，选项C正确；变压器开始正常工作后，通过电磁感应把电能由原线圈输送到副线圈，而不是通过铁芯导电，选项D错误。。
（2）通过实验已得出结论：＝，则U2＝，则U2-n2图像和U2-U1图像为过原点的倾斜直线，U2-n1图像为曲线，故选A、C。
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