3.3 变压器（课件PPT）-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第二册高中同步学案（人教版）

第三章　交变电流 3．3　变压器 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 目录 contents Part 01 课前预习 梳理教材 课堂探究 核心突破 Part 02 课堂达标 素养提升 Part 03 课时作业（十三） Part 04 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 课前预习 梳理教材 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 闭合铁芯 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 交流电源 初级线圈 负载 次级线圈 互感 磁场 感应电动势 电压 周期 频率 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 能量 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 副线圈 原线圈 副线圈 原线圈 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 课堂探究 核心突破 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 课堂达标 素养提升 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 课时作业（十三） 点击进入word 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 谢谢观看 物理 选择性必修2 第三章　交变电流 返回导航 返回导航 返回导航 学习目标 1.知道变压器的工作原理和理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，会用能量的观点理解变压器的工作原理。 2．知道理想变压器是忽略了能量损失的一种理想模型，进一步体会建立理想模型这种思维方法。 3．经历探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的过程，进一步提高科学探究的能力。 4．在实验中要养成避免触电和安全使用电表的习惯，养成尊重实验数据的严谨科学态度。 一、变压器的原理 1．变压器的构造 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________。 (2)副线圈：与____连接的线圈，也叫________。 2．原理：____现象是变压器的工作基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的____也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生__________。 3．作用：改变交变电流的____，不改变交变电流的____和____。 4．注意 (1)变压器不改变交变电流的周期和频率。 (2)变压器只对变化的电流起作用，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。 二、电压与匝数的关系 1．理想变压器 (1)定义：没有____损失的变压器。 (2)特点 ①变压器铁芯内无漏磁。 ②原、副线圈不计内阻，即不产生焦耳热。 ③铁芯中不产生涡流。 2．原、副线圈的电压关系 (1)对理想变压器，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的eq \f(ΔΦ,Δt)，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1eq \f(ΔΦ,Δt)，E2＝n2eq \f(ΔΦ,Δt)，所以eq \f(E1,E2)＝_____。 (2)由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以eq \f(U1,U2)＝_____。当有多组线圈时，则有eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)… eq \f(n1,n2) eq \f(n1,n2) 3．两类变压器 (1)降压变压器：______的电压比______电压低的变压器。 (2)升压变压器：______的电压比______电压高的变压器。 [自我诊断] 1．判断下列说法的正误。 (1)变压器的原、副线圈没有导线连接，副线圈不能输出电流。(　　) (2)变压器的两个线圈之间是通过磁场联系在一起的，两个线圈间是绝缘的。(　　) (3)原、副线圈都绕在同一闭合铁芯上。(　　) (4)理想变压器的输入功率和输出功率相等。(　　) (5)实际生活中不存在原、副线圈匝数相等的变压器。(　　) (6)eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)适用于任何理想变压器。(　　) 【答案】　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√　(6)× 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________。 【答案】　250 V　50 kW　5 A 一、变压器的原理 如图所示，把两个线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连接到交流电源的两端，另一个线圈连接到小灯泡上，小灯泡能发光。 (1)闭合铁芯的作用是什么？ (2)两个线圈并没有直接接触，小灯泡为什么能发光？ 【答案】　(1)闭合铁芯的作用是形成一个闭合磁路，使原、副线圈的磁通量变化情况基本相同。 (2)原线圈中变化的电流在铁芯中产生变化的磁场，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，进而有感应电流，使小灯泡发光。 1．理想变压器的特点 (1)原、副线圈的电阻不计，不产生热量。 (2)变压器的铁芯无漏磁，原、副线圈磁通量无差别。 (3)变压器自身的能量损耗不计，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。 (4)原、副线圈的交变电流的周期T和频率f相同。 2．工作原理 变压器的变压原理是电磁感应，如图所示，当原线圈上加交流电压U1时，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量，在原、副线圈中都要产生感应电动势。如果副线圈是闭合的，则副线圈中将产生交变的感应电流，它也在铁芯中产生交变磁通量，在原、副线圈中同样要引起感应电动势。由于互感现象，原、副线圈间虽然不相连，电能却可以通过磁场从原线圈传递到副线圈。其能量转换方式为原线圈电能→磁场能→副线圈电能。 　(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．当原线圈接入大小不断变化的直流电时，副线圈也有电压输出 【解析】　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。 【答案】　ACD 核心素养·思维升华 理想变压器的三点注意 (1)变压器不能改变直流电压。 (2)变压器只能改变交变电流的电压和电流，不能改变交变电流的频率。 (3)理想变压器本身不消耗能量。 ◆针对训练1　下列关于变压器的说法正确的是(　　) 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】　变压器工作的基础是原、副线圈的互相感应，并不是自感现象，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，变压器只能对变化的电流有变压作用，综上所述，B正确 【答案】　B 二、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1．实验目的 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 2．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、副线圈电压与匝数的关系。 3．实验器材 多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干(如图所示) 4．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。实物接线如下图所示。 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5 V挡，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。 (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n1＝200 匝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U2、n1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。 5．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正比。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反比。 (2)原、副线圈的电压之比eq \f(U1,U2)等于匝数之比eq \f(n1,n2)。 　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变电流，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，大致确定被测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 (3)理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素；并证明：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，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)。 【解析】　(1)为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；变压器只能改变交变电流的电压，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；研究变压器线圈两端电压和匝数的关系时，用到了控制变量法，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，大致确定被测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，即不计各种损耗时，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，而不是铁芯直接导电，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，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，根据原、副线圈的电压比等于匝数比可知，输出电压增大，根据欧姆定律可知，输出电流增大，根据变流比可知，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。 (3)理想变压器模型应忽略的次要因素如下： ①不计漏磁，即通过原、副线圈每匝线圈的磁通量都相等，因而不计磁场能损失； ②不计原、副线圈的电阻，因而不计线圈的热能损失； ③不计铁芯中产生的涡流，因而不计铁芯的热能损失。 综上，理想变压器在传输能量时没有能量损失。根据法拉第电磁感应定律，原、副线圈产生的感应电动势分别为E1＝n1eq \f(ΔΦ,Δt)，E2＝n2eq \f(ΔΦ,Δt)。因理想变压器不计原、副线圈的电阻，则线圈两端的电压等于它产生的感应电动势，即U1＝E1，U2＝E2，联立解得eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)。 【答案】　(1)CDF　(2)AC　(3)见解析 ◆针对训练2　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______________。 (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________程进行试测，大致确定被测数据后，再用适当的量程进行测量。 【解析】　(1)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。 (2)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。 (3)使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压挡，并选用最大量程进行试测。 【答案】　(1)甲　法拉第电磁感应定律　(2)低压(一般低于12 V)交流　(3)交流电压　最大 三、理想变压器的基本关系 如图甲所示，一个理想变压器，两线圈的匝数分别为n1和n2，原线圈的输入功率和副线圈的输出功率分别为P1和P2，输入电压和输出电压分别为U1和U2，原线圈的电流和副线圈的电流分别为I1和I2，请思考下列问题： (1)原、副线圈中的功率有什么关系？ (2)原、副线圈中的电流与匝数有什么关系？ (3)如图乙所示，功率、电压和电流与匝数有什么关系？ 【答案】　(1)输入功率等于输出功率，即P1＝P2。 (2)由能量守恒有P1＝P2，即U1I1＝U2I2，根据eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，所以eq \f(I1,I2)＝eq \f(U2,U1)＝eq \f(n2,n1)。 (3)输入功率等于输出功率，即P1＝P2＋P3.穿过原、副线圈的磁通量相等，磁通量的变化率eq \f(ΔΦ,Δt)相等，所以有U1＝n1eq \f(ΔΦ,Δt)，U2＝n2eq \f(ΔΦ,Δt)，U3＝n3eq \f(ΔΦ,Δt)，故有eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)。由能量守恒有P1＝P2＋P3，即U1I1＝U2I2＋U3I3，可得n1I1＝n2I2＋n3I3。 1．理想变压器的特点 (1)变压器铁芯内无漏磁，无发热损失。 (2)原副线圈不计内阻，即无能量损失。 2．电动势关系：由于互感现象，且没有漏磁，原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的eq \f(ΔΦ,Δt)，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1eq \f(ΔΦ,Δt)，E2＝n2eq \f(ΔΦ,Δt)，所以eq \f(E1,E2)＝eq \f(n1,n2)。 3．电压关系：由于不计原、副线圈的电阻，因此原线圈两端的电压U1＝E1，副线圈两端的电压U2＝E2，所以eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)。当有n组线圈时，则有eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)… 4．功率关系：对于理想变压器，不考虑能量损失，有P入＝P出。 5．电流关系 由功率关系，当只有一个副线圈时，I1U1＝I2U2，得eq \f(I1,I2)＝eq \f(U2,U1)＝eq \f(n2,n1)。当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…得I1n1＝I2n2＋I3n3＋… 6．变压器的分类 　如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝110eq \r(2)sin 60πt(V)的交流电源上，副线圈接有阻值为55 Ω的负载电阻R，原、副线圈匝数之比为1∶2，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A．电压表的示数为55 V B．原线圈的输入功率为880 W C．副线圈输出交流电的频率为60 Hz D．若在副线圈上电阻R的两端再并联一个阻值为55 Ω 的定值电阻，则电流表的示数为8 A 【解析】　根据原线圈的输入电压：u＝110eq \r(2)sin 60πt(V)可知原线圈电压有效值为110 V，原、副线圈匝数之比为1∶2，所以有：eq \f(n1,n2)＝eq \f(U1,U2)，解得电压表的示数U2＝220 V，故A错误；因副线圈的功率为P＝eq \f(U2,R)＝eq \f(2202,55)W＝880 W，故B正确，根据原线圈的输入电压可知该交流电的频率为30 Hz， 故C错误；若在副线圈上电阻R的两端再并联一个阻值为55 Ω的定值电阻，可知总电阻为：R总＝eq \f(R2,2R)＝eq \f(55,2)Ω＝27.5 Ω，所以副线圈电流为：I2＝eq \f(U2,R总)＝eq \f(220,27.5) A＝8 A，根据：eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)，可知原线圈电流，即电流表示数为I1＝16 A，故D错误。 【答案】　B 　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 【解析】　由理想变压器原、副线圈的电压比等于匝数比可知eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(U1,U3)＝eq \f(n1,n3)，解得U2＝eq \f(1,2)U，U3＝eq \f(1,6)U，设电流表A3的示数为I，即I3＝I＝eq \f(U3,R)＝eq \f(U,6R)，则I2＝eq \f(U2,R)＝eq \f(U,2R)＝3I，理想变压器输入功率与输出功率相等，即U1I1＝U2I2＋U3I3，解得I1＝eq \f(5,3)I，则I1∶I2∶I3＝5∶9∶3，故A、B、C错误，D正确。 【答案】　D 核心素养·思维升华 　　(1)变压器只能改变交变电流的电压，不能在直流电路中使用 (2)原、副线圈的电压、电流发生变化，而频率不变。 (3)当变压器有多个副线圈时，电压关系仍适用，而电流关系式eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1)不再适用。 1．关于变压器，下列说法不正确的是(　　) A．变压器可以将交流电压升高或降低 B．升压变压器的原线圈匝数小于副线圈匝数 C．理想变压器的输入功率和输出功率相等 D．不论是交流电还是直流电均能通过变压器进行变压 【解析】　变压器分为升压变压器和降压变压器，可以将交流电压升高或降低，故A正确。变压器电压之比等于匝数之比，故升压变压器的原线圈匝数小于副线圈匝数，故B正确。理想变压器没有能量损耗，输入功率和输出功率相等，故C正确。变压器采用互感原理，只能改变交流电压的数值，不能改变直流电的电压，故D错误。 【答案】　D 2．如图所示，理想变压器原线圈匝数为n1＝1 000 匝，两个副线圈匝数分别为n2＝50 匝和n3＝100 匝，L1是“6 V　2 W”的灯泡，L2是“12 V　4 W”的灯泡，当原线圈接正弦交变电流时，两灯泡均正常发光，那么原线圈中的电流为(　　) A.eq \f(1,50) A　 B.eq \f(1,30) A　 C.eq \f(1,20) A　 D.eq \f(1,10) A 【解析】　由电压关系eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)＝eq \f(U3,n3)解得U1＝120 V，原线圈的输入功率为P入＝U1I1＝PL1＋PL2，解得I1＝eq \f(1,20)A，C正确。 【答案】　C 3．(多选)如图所示，一台理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶2，原线圈连接交变电源，交变电源电压为u＝220eq \r(2)sin(100πt)V。副线圈连接一台电动机，该电动机内阻r＝10 Ω。已知副线圈中的电流表A2示数为2 A，电表对电路的影响忽略不计。下列说法正确的是(　　) A．交变电源的频率为100 Hz B．电动机输出功率为40 W C．原线圈中的电流表A1，示数为11 A D．如果电动机被卡住而没有损坏，则电源的输出功率变为原来的2倍 【解析】　根据频率公式f＝eq \f(ω,2π)＝eq \f(100π,2π) Hz＝50 Hz，故A错误；原线圈的电压有效值为U1＝eq \f(Um,\r(2))＝eq \f(220\r(2),\r(2)) V＝220 V 根据变压公式可知eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2) 所以U2＝40 V 根据能量关系，电动机的输出功率P出＝P总－Pr＝U2I2－Ieq \o\al(2,2)r＝40 W， B正确； 根据电流关系eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1) 可知I1＝eq \f(4,11) A，C错误； 若电动机卡住，此时电动机相当于一个电阻，故I2′＝eq \f(40,10) A＝4 A 则副线圈电流变成原来的2倍，所以根据公式eq \f(I1′,I2′)＝eq \f(n2,n1)，原线圈的电流也变成原来的2倍，由于电源的电压不变，所以电源的输出功率也变成原来的2倍，D正确。 【答案】　BD 4．一个教学用的简易变压器如图所示，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。 (1)为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压________(选填“直流”或“交流”)电源。 (2)该同学在变压器铁芯上绕10 匝绝缘金属导线C，然后将A线圈接电源，用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压，记录在表格中，则线圈A的匝数为__________匝，线圈B的匝数为________匝。 A线圈电压 B线圈电压 C线圈电压 8.0 V 3.8 V 0.2 V (3)为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该________(选填“多一些”或“少一些”)更好。 【解析】　(1)变压器必须使用交流电源，直流电流不能让变压器正常工作。 (2)设A、B、C的线圈匝数分别为n1、n2、n3，电压分别为U1、U2、U3，线圈电压和匝数成正比，有 eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n3)，n1＝eq \f(U1,U3)n3＝eq \f(8,0.2)×10＝400， eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，n2＝eq \f(U2,U1)n1＝eq \f(3.8,8)×400＝190。 (3)为减小线圈匝数的测量误差，绕制线圈C的匝数应该多一些。 【答案】　(1)交流　(2)400　190 (3)多一些 $$