第三章 3．变压器-【名师导航】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册教师用书word（人教版）江苏专用

本讲义聚焦高中物理“变压器”核心知识点，系统梳理从构造（闭合铁芯、原副线圈）到原理（互感现象），再到理想变压器电压（U1/U2=n1/n2）、功率（P入=P出）、电流关系（I1/I2=n2/n1）的知识脉络，构建完整学习支架。 资料通过实验探究（如“探究电压与匝数关系”含步骤、误差分析）、动态分析（负载变化对电流功率影响）及无线充电技术拓展，培养科学探究（实验设计与数据处理）、科学思维（逻辑推理与模型建构），课中辅助教师高效授课，课后助力学生回顾强化，弥补知识盲点。

3．变压器 [学习目标]　1．理解互感现象和变压器的工作原理。2．掌握理想变压器的电压与匝数的关系及应用。3．掌握理想变压器的功率关系，并导出原、副线圈中的电流关系及应用。4．了解变压器的构造及几种常见的变压器。 知识点一　变压器的原理 1．变压器的构造 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．原理：互感现象是变压器工作的基础。原线圈中电流的大小、方向不断变化，在铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。 3．作用：改变交变电流的电压，不改变交变电流的周期和频率。 　原、副线圈有共同的铁芯，穿过它们的磁通量和磁通量的变化率时刻相同。 知识点二　电压与匝数的关系 1．理想变压器 (1)定义：没有能量损失的变压器。 (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，根据法拉第电磁感应定律有E1＝n1，E2＝n2，所以＝。 (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＝。当有多组线圈时，则有＝＝… 3．两类变压器 (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。 思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)变压器只能改变交变电流的电压，不能改变直流电的电压。 (√) (2)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流，还可以改变交变电流的功率和频率。 (×) (3)＝适用于任何理想变压器。 (√) 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，一个线圈(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端，另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上。连接电路，接通电源，小灯泡能发光。 (1)两个线圈并没有连接，小灯泡为什么会发光？ (2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗？如果不相等，与什么因素有关？ (3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗？为什么？ 提示：(1)当左侧线圈加上交流电压时，左侧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，在右侧线圈中会产生感应电动势，右侧线圈作为电源给小灯泡供电，小灯泡就会发光。 (2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率都相同，若左边匝数为n1，则U1＝E1＝n1。若右边匝数为n2，则U2＝E2＝n2，故有＝；若忽略左边线圈的电阻则有U1＝U电源，这样看来只要n1≠n2，小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等。小灯泡两端的电压，即副线圈两端的电压与原、副线圈匝数比有关。 (3)不发光，因为无法在副线圈中产生感应电动势。 考点1　理想变压器的基本关系 1．电压关系 U1∶U2∶U3…＝n1∶n2∶n3…或＝＝… 2．功率关系 输入功率等于输出功率，即P入＝P出，U1I1＝U2I2。 3．电流关系 由功率关系可知，当只有一个副线圈时，＝＝； 当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3…，I1n1＝I2n2＋I3n3… 【典例1】　如图所示，理想变压器的原线圈匝数为n1＝1 000匝，副线圈匝数为n2＝200匝，交变电源的电动势e＝311sin 314t V，电阻R＝88 Ω，电流表和电压表对电路的影响忽略不计。下列结论正确的是(　　) A．电流表A1的示数为0.10 A B．电压表V1的示数为311 V C．电流表A1的示数为0.75 A D．电压表V2的示数为44 V A　[由题意可知：U1＝≈220 V，根据＝＝＝得：U2＝44 V，故B、D错误；I2＝＝0.5 A，根据＝＝得：I1＝0.1 A，故C错误，A正确。] 　变压器中提到的电压关系、电流关系、电路中电表的示数等，指的都是交变电流的有效值。 [跟进训练] 1．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝4∶1，电压表V和电流表A均为理想电表，灯泡电阻RL＝12 Ω，AB端电压u1＝24sin 100πt(V)。下列说法正确的是(　　) A．电流频率为100 Hz B．电压表V的读数为96 V C．电流表A的读数为0.5 A D．变压器输入功率为6 W C　[由u1＝24sin 100πt(V)可知交变电流的频率为50 Hz，A错误；原线圈输入的电压有效值为24 V，由于n1∶n2＝U1∶U2可知，U2＝6 V，即电压表的示数为6 V，B错误；电流表的示数I＝＝ A＝0.5 A，C正确；灯泡消耗的功率P＝U2I＝3 W，而变压器为理想变压器，本身不消耗能量，因此变压器输入功率也为3 W，D错误。] 考点2　理想变压器工作时的制约关系 1．电压制约 输入电压U1决定输出电压U2。当变压器原、副线圈的匝数比一定时，输出电压U2由输入电压U1决定，即U2＝。 2．电流制约 输出电流I2决定输入电流I1。当变压器原、副线圈的匝数比一定，且输入电压U1确定时，原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定，即I1＝。而变压器副线圈中的电流I2由用户负载及电压U2确定，即I2＝。 3．功率制约 输出功率P2决定输入功率P1。变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定，即P2＝P负1＋P负2…。P2增大，P1增大；P2减小，P1减小；P2为零，P1为零。 【典例2】　如图所示，理想变压器的原线圈接在u＝220sin πt(V)的交流电源上，副线圈接有R＝55 Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2∶1，电流表、电压表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A．原线圈的输入功率为220 W B．电流表的读数为1 A C．电压表的读数为110 V D．副线圈输出交流电的周期为50 s B　[电表的读数均为有效值，原线圈两端电压有效值为220 V，由理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数成正比，可知副线圈两端电压有效值为110 V，电压表的读数为110 V，C错误；根据I＝可知流过电阻R的电流为2 A，所以负载消耗的功率为220 W，则原线圈的输入功率为220 W，A错误；由理想变压器原、副线圈电流与线圈匝数成反比可知，电流表的读数为1 A，B正确；由交变电压瞬时值表达式可知ω＝π rad/s，周期T＝2 s，D错误。] [母题变式]　 若只将负载电阻的大小变为原来的2倍，则负载电阻消耗的功率怎么变化？若在副线圈端再并联一个灯泡，电压表读数与电流表读数如何变化？ [解析]　若只将负载电阻的大小变为原来的2倍，输出电压不变，则负载电阻消耗的功率变为原来的二分之一。若在副线圈再并联一个灯泡，副线圈的总电阻减小。电压是由输入决定输出，所以电压表示数不变；电流是由输出决定输入，所以副线圈中电压不变，电阻减小，电流增加，电流表示数增加。 [答案]　变为原来的二分之一　不变　增加 　两类理想变压器的动态分析问题 (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→P2→P1→I1。 (2)负载电阻不变，分析各物理量随原、副线圈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→P2→P1→I1。 [跟进训练] 2．如图甲所示，不计电阻的矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴在匀强磁场中匀速转动，输出交变电流的电动势图像如图乙所示，经原、副线圈匝数比为1∶10 的理想变压器给一灯泡供电，灯泡上标有“220 V　22 W”字样，如图丙所示，则(　　) 甲　　　　　　　乙　　 　　　丙 A．t＝0.01 s时刻穿过线框回路的磁通量为零 B．灯泡中的电流方向每秒钟改变50次 C．灯泡不能正常发光 D．电流表示数为1 A D　[由题图乙可知，当t＝0.01 s时，感应电动势为零，则此时穿过线框回路的磁通量最大，故A错误；由题图乙可知，交流电的周期为0.02 s，在一个周期内电流方向改变2次，故每秒钟电流方向改变的次数为：n＝2×次＝100次，故B错误；原线圈输入电压的有效值为22 V，则副线圈的电压的有效值为22×10 V＝220 V，灯泡正常发光，故C错误；由P＝UI可知，副线圈电流为：I2＝＝0.1 A，则由 ＝求得I1＝1 A，故D正确。] 考点3　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1．实验器材 两只多用电表、学生电源(低压交流电源)、开关、可拆变压器(如图甲)、导线若干。 甲　　　　　　　　　乙 说明：可拆变压器原、副线圈中的数字0、2表示对应接线柱间的匝数是200匝，0、4表示对应接线柱间的匝数是400匝，其余类似。 2．实验步骤 (1)按图乙所示连接好电路，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。 3．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＝。 4．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选用适当的挡位进行测量。 5．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。 【典例3】　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、接线柱 D．为了保证多用表的安全，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__________________________________ ___________________________________________________________________。 [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，通电时用手接触裸露的导线、接线柱等，会将人体并联入电路中，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，先用最高量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，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、副线圈的电压比等于匝数比。 [答案]　(1)D　(2)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．某汽车厂决定改建生产线转产口罩，原生产线工作电压为380 V，而口罩机工作电压为220 V。现在需要变压器来进行降压，若变压器原线圈匝数为1900匝，则副线圈匝数为(　　) A．110 B．220 C．1 100 D．2 200 C　[根据＝解得n2＝＝匝＝1 100匝，故选C。] 2．如图是工厂利用u＝220sin 100πt V的交流电给36 V照明灯供电的电路，变压器(可视为理想变压器)原线圈匝数为1 100匝，下列说法正确的是(　　) A．电源电压有效值为220 V B．交变电流的周期为0.04 s C．副线圈匝数为180匝 D．副线圈匝数为240匝 C　[电源电压的有效值U＝ V＝220 V，选项A错误；交变电流的周期T＝＝ s＝0.02 s，选项B正确；根据理想变压器变压公式＝，可得副线圈匝数n2＝n1＝×1 100匝＝180匝，选项C正确，D错误。] 3．理想变压器的原、副线圈匝数比为10∶1，下列说法中正确的是(　　) A．穿过原、副线圈每一匝的磁通量之比为10∶1 B．穿过原、副线圈每一匝的磁通量之比为1∶10 C．正常工作时，原、副线圈的输入、输出电压之比为10∶1 D．正常工作时，原、副线圈的输入、输出电压之比为1∶10 C　[理想变压器无漏磁，故穿过原、副线圈每一匝磁通量之比是1∶1，故选项A、B错误；理想变压器的原、副线圈匝数比为10∶1，根据变压比关系＝，正常工作时，原、副线圈的输入、输出电压之比为10∶1，故选项C正确，D错误。] 4．(教材P68B组T2)图甲是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将干电池提供的直流电压转换为图乙所示的正弦交流电压，并加在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。 甲　　　　　　　　　　乙 探究： (1)图中开关闭合时电压表的示数是多少？ (2)变压器原、副线圈的匝数满足怎样的关系才能实现点火？ [解析]　(1)电压表测量的是交流电压的有效值，从题图乙可知，最大值为5 V，因此交流电压的有效值为U＝＝ V≈3.54 V，因此开关闭合时，电压表的示数为3.54 V。 (2)副线圈电压最大值为5 000 V，根据 ＝＝＝1 000， 因此当变压器原、副线圈的匝数满足＞1 000时才能实现点火。 [答案]　(1)3.54 V　(2)＞1 000 回归本节知识，完成以下问题： (1)变压器的工作原理是什么？ 提示：互感现象。 (2)由电压与匝数关系及什么关系得到电流关系？ 提示：输入功率等于输出功率。 无线充电技术 我们知道，变压器能通过电磁感应输送电能。当原线圈中由变化的电流激发了一个变化的磁场，电场的能量就转变成磁场的能量；当这个变化的磁场在副线圈上产生感应电流，磁场的能量就转化成了电场的能量，这样电能就从原线圈不必经过导线直接连接就转移到了副线圈。 无线充电是近年发展起来的新技术，其中一种就是基于这样的道理而产生的，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而无线充电装置磁场的回路是空气。无线充电技术通过分别安装在充电基座和接收能量的装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。如果移动电话中有无线充电装置，那么把移动电话直接放在充电基座上就可以充电(图1)。对于一个没有无线充电功能的移动电话，也可以通过在移动电话端连接一个无线充电接收器，将接收器放在无线充电基座上来进行充电。打开无线充电接收器，就可以看到其内部有一个接收线圈(图2)。 目前已经有移动电话、数字照相机、电动牙刷等电子产品采用无线充电技术。随着新能源汽车的快速发展，无线充电技术在电动汽车中也将会有广泛的应用。 相比有线输电技术，无线充电器与用电装置之间不用电线连接，因而具有使用方便、减少触电危险、不易老化磨损等优点。但目前无线充电技术也存在着传输距离短、成本高、能量损耗大等不足。因此，无线充电技术还需不断地改进、发展。 　送电线圈中电流产生的磁场是什么样的？受电线圈磁场是什么样的？送电线圈与受电线圈是否需要导线连接？ 提示：周期性变化　周期性变化　不需要 课时分层作业(十一)　变压器 题组一　理想变压器的基本关系 1．如图所示，一输入电压为220 V、输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏。为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，然后将原线圈接到220 V交流电源上，测得新绕线圈两端的电压为1 V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为(　　) A．1 100，360 B．1 100，180 C．2 200，180 D．2 200，360 B　[由U1∶U2∶U3＝n1∶n2∶n3，可得n1＝n3＝1 100匝，n2＝n1＝180匝，B选项正确。] 2．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝4∶1，变压器原线圈与电阻不计的导轨相连，导体棒的电阻不变，当导体棒L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 mA C．48 mA D．与负载R的值有关 B　[导体棒做匀速直线运动，产生的电动势：E＝Blv是定值，穿过副线圈的磁通量不变，是定值，副线圈不产生感应电动势，副线圈电流为零，电流表A2的示数为0 mA，故B正确。故选B。] 3．(源自粤教版教材改编)无线充电具有安全、耐用、方便的特点。如图为无线充电中的受电线圈示意图，由一个发射线圈和一个接收线圈构成，发射线圈、接收线圈匝数比n1∶n2＝5∶1，若ab端输入电流为i＝0.28sin 200πt(A)，充电过程中不考虑各种能量损失。则接收线圈输出电流的有效值约为(　　) A．0.056 A B．0.14 A C．1 A D．1.4 A C　[发射线圈电流的有效值为I1＝ A≈0.2 A，则接收线圈输出电流的有效值约为I2＝I1＝1 A，故选C。] 4．某理想变压器输入电压为220 V，输出电压为27 V，原、副线圈匝数分别为n1和n2，则(　　) A．n1<n2 B．输入的电流大于输出的电流 C．n1>n2 D．输出端连接的用电器(并联接入)数量增加，输入端功率不变 C　[由变压器电压与匝数的关系＝知，由于输入电压U1大于输出电压U2，故n1>n2，选项A错误，C正确；根据理想变压器输入功率等于输出功率可知，U1I1＝U2I2，故原、副线圈的电流与电压成反比，故输入的电流小于输出的电流，选项B错误；输出端连接的用电器数量增加，这些用电器都是并联的，因此输出电流I2增大。输出功率P2＝U2I2也就增大，故输入端功率增大，选项D错误。] 5．组装变压器时，没有将铁芯闭合，原线圈接u＝311sin 314t(V)的交流电源，原副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的读数可能是(　　) A．27.5 V B．38.9 V C．10.0 V D．1 760 V C　[如果铁芯闭合，则有＝，即＝得≈27.5 V，≈由于没有将铁芯闭合，有部分能量损失，则电压表的示数小于27.5 V。C正确。] 题组二　理想变压器工作时的制约关系 6．如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦式交流电源，电压表V的示数为220 V，负载电阻R＝44 Ω，电流表A1的示数为0.2 A。下列判断正确的是(　　) A．原线圈和副线圈的匝数比为2∶1 B．原线圈和副线圈的匝数比为5∶1 C．电流表A2的示数为0.1 A D．电流表A2的示数为0.4 A B　[由变压器的输出功率等于输入功率可得I1U1＝R，可解得I2＝1.0 A，原线圈和副线圈的匝数比＝＝＝，故选B。] 7．如图为某快充手机充电器，设该充电器是一个理想变压器，原线圈匝数为220匝，副线圈匝数为9匝，将该充电器接在220 V的交流电源上给一部手机充电，并测得充电器的输出电流为1 A，则下列说法正确的是(　　) A．该充电器输出电压为18 V B．该充电器的输入功率为18 W C．充电器输出功率为9 W D．该充电器原线圈中的电流约为2.4 A C　[该充电器可以看成一个理想变压器，电压比等于匝数比，即＝，得U2＝U1＝220× V＝9 V，所以，该充电器输出电压为9 V，故A错误；该充电器的输出电流为1 A，则输出功率为P2＝U2I2＝9×1 W＝9 W，对于理想变压器，输入功率等于输出功率，有P1＝P2＝9 W，故B错误，C正确；该充电器原线圈中的电流I1＝＝A，故D错误。] 8．如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接一定值电阻R。调节触头P，使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前后说法不正确的是(　　) A．原线圈中的电流之比为4∶1 B．副线圈中的电流之比为2∶1 C．变压器的输入功率之比为4∶1 D．变压器的输出功率之比为1∶2 D　[使副线圈匝数变为原来的一半，即n2′＝，根据公式＝及＝，可得副线圈两端的电压变为原来的，所以副线圈中的电流变为原来的，所以B正确；根据公式＝及＝，可得＝＝，原线圈中的电流将变为原来的，所以A正确；根据P＝I2R，副线圈中消耗的电功率变为原来的，所以变压器的输出功率之比为4∶1，理想变压器的输出功率和输入功率相等，所以C正确，D错误。] 题组三　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 9．实验室中有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，如图所示，该变压器可近似看作理想变压器。某同学想测量它的初级、次级线圈匝数：先在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将细铜线两端与理想交流电压表构成闭合回路。 (1)在次级线圈左、右两端的接线柱上输入12 V低压交流电压，理想交流电压表示数为6.0 V，则次级线圈的匝数为________匝；在初级线圈左、右两端的接线柱上输入12 V低压交流电压，理想交流电压表示数为3.0 V，则初级线圈的匝数为________匝。 (2)若初级线圈左、右两端接线柱接入的交变电压瞬时表达式为u＝311sin (100πt)V，则与次级线圈左、右两端接线柱直接相连的理想交流电压表的示数为________V。 [解析]　(1)在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，即上端铁轭处线圈匝数n＝100匝，在次级线圈左、右两端的接线柱上输入U2＝12 V低压交流电压，理想交流电压表示数为U＝6.0 V，由＝可知，次级线圈的匝数n2＝200匝。在初级线圈左、右两端的接线柱上输入U1＝12 V低压交流电压，理想交流电压表示数为U′＝3.0 V，由＝可知，初级线圈的匝数为n1＝400匝。 (2)因交流电压表示数为电压有效值，该变压器初级、次级线圈的匝数比为2∶1，由表达式知U1≈220 V，由＝可知，与次级线圈左、右两端接线柱直接相连的理想电压表的示数为110 V。 [答案]　(1)200　400　(2)110 10．如图甲所示，手机置于充电垫上进行无线充电。充电过程中，安装于充电垫内的线圈(线圈1)通过一定频率的正弦交流电，手机内部的受电线圈(线圈2，如图乙)产生感应电动势，为手机电池充电，实现能量的传输。下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　乙 A．无线充电利用线圈的自感原理工作 B．充电过程中，穿过线圈2的磁通量不变 C．线圈2产生的电能不可能大于线圈1消耗的电能 D．线圈1和线圈2两端的电压之比等于线圈的匝数之比 C　[线圈1中通正弦交流电，该交流电产生变化的磁场，该磁场穿过线圈2产生感应电动势对手机充电，无线充电利用的是电磁感应原理(互感原理)，不是自感原理，故A错误；线圈2产生感应电动势对手机充电，穿过线圈2的磁通量一定发生变化，如果穿过线圈2的磁通量不变，不会产生感应电动势，无法对手机充电，故B错误；充电过程线圈1产生的磁场能有损失、线圈发热也会造成能量损失，因此充电过程线圈2产生的电能不可能大于线圈1消耗的电能，故C正确；由于充电过程有漏磁，穿过两线圈的磁通量的变化率不同，因此线圈1和线圈2两端的电压之比不等于线圈的匝数之比，故D错误。] 11．如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.5 m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝100 rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220 V、60 W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为10 A，下列说法正确的是(　　) A．线框中产生交变电压的有效值为250 V B．中性面位置穿过线框的磁通量为零 C．变压器原、副线圈匝数之比为25∶22 D．允许变压器输出的最大功率为2 200 W C　[矩形闭合导线框ABCD在磁场中转动，产生的交流电的最大值为Em＝NBSω＝50××0.5×100 V＝250 V，有效值为E＝＝250 V，故A错误；中性面位置线圈和磁场垂直，此时线框的磁通量最大，故B错误；由于电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈匝数之比为＝＝＝，故C正确；由于熔断器允许通过的最大电流为10 A，所以允许变压器输出的最大功率为P＝UI＝250×10 W＝2 500 W，故D错误。] 12．交流发电机的发电原理是矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动。一小型发电机的线圈共220匝，线圈面积S＝0.10 m2，线圈转动的频率为50 Hz，线圈内阻不计，磁场的磁感应强度B＝ T。为了用此发电机所发出的交流电带动两个标有“220 V　11 kW”的电机正常工作，需在发电机的输出端a、b与电机之间接一个理想变压器，电路图如图所示。求： (1)发电机的输出电压； (2)变压器原、副线圈的匝数比； (3)与变压器原线圈串联的交流电流表的示数。 [解析]　(1)由于ω＝2πf＝100π rad/s 矩形线圈在磁场中匀速转动，产生的感应电动势的最大值：Em＝NBSω＝2 200 V， 发电机的输出电压为电压的有效值为： U1＝＝2 200 V。 (2)由U2＝220 V知＝＝。 (3)理想变压器的输入功率等于输出功率P入＝P出＝2×11 kW＝2.2×104 W， 又P入＝U1I1， 解得I1＝10 A。 [答案]　(1)2 200 V　(2)10∶1　(3)10 A 13．(教材P69T4)如图为某人设计的电吹风电路图，a、b、c、d为四个固定触点。可动的扇形金属触片P可同时接触两个触点。触片P处于不同位置时，电吹风可处于停机、吹热风和吹冷风三种工作状态。n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数。该电吹风的各项参数如表所示。 热风时输入功率 460 W 冷风时输入功率 60 W 小风扇额定电压 60 V 正常工作时小风扇输出功率 52 W (1)吹冷风时触片P位于怎样的位置？ (2)由表格中数据计算出小风扇的内阻是多少？ (3)变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2是多少？ [解析]　(1)当电吹风机送出来的是冷风时，电路中只有电动机自己工作，触片P与触点b、c接触。 (2)小风扇消耗的功率转化为输出功率和线圈上损耗的热功率，则小风扇的电流 I＝＝ A＝1 A， 则P损＝I2r＝P－P出＝60 W－52 W＝8 W， 解得小风扇的内阻是r＝8 Ω。 (3)根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系 ＝＝。 [答案]　(1)触片P与触点b、c接触　(2)8 Ω　(3)11∶3 1 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $