3. 变压器（讲义）物理人教版选择性必修第二册

第3节　变压器 目录 学习目标 1 知识点过关 1 方法技巧点拨 2 一．变压器的原理 2 二．电压与匝数的关系 8 三．变压器的动态电路分析 18 综合巩固 23 1．了解变压器的构造，理解互感现象和变压器的工作原理。 2．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 3．掌握理想变压器的电压和电流与匝数的关系，并能用它解决基本问题。 一．变压器的原理 （1）构造：如图，变压器由闭合铁芯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原线圈，也叫初级线圈；与负载连接的线圈叫作副线圈，也叫次级线圈。 （2）原理：互感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，能够输出电压和电流。 （3）作用：在输入的交流电压一定时，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压不同，即变压器的作用是改变交变电流的电压。 二．电压与匝数的关系 （1）理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器，它是一个理想化模型。 （2）电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即。 （3）理想变压器原、副线圈功率关系：P1 ＝ P2（填“＞”“＝”或“＜”）。 （4）两类变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器。 一．变压器的原理 1．理想变压器：工作时无功率损失（即无铜损、铁损），因此，理想变压器原副线圈电阻均不计。 ①构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。 ②原理：电磁感应的互感现象。 2．实验设计（一些常考点总结）。 探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系 ①观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是 彼此绝缘的硅钢片 叠成。 ②本实验要通过改变原、副线圈 匝数 ，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 控制变量 法。 ③本实验可能要用到的测量仪器是 C ，目的是代替 交流电压 表。 A．直流电压表 B．电压互感器 C．多用电表 D．钳形电流表 ④实验中发现原、副线圈匝数的比值与电压之比有微小差别，出现这种情况的原因是 变压器工作时有能量损失 。 ⑤若把8.0 V的学生电源接到原线圈“0”、“800”接线柱，副线圈接到“0”、“100”接线柱，则接在副线圈两端的电压表示数最有可能是 D ，原因是 不是理想变压器，有漏磁现象 。 A．2.1 V B．1.9 V C．1.1 V D．0.9 V ⑥当原线圈匝数和输入电压不变时，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；当副线圈匝数和输入电压不变时，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。 3．变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 【例题1】（24-25高二下·湖北黄冈·期中）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，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，电压表V1的示数是15V，则电压表的示数为 A．0V B．3V C．75V D．与负载有关 【变式】（2026·甘肃武威·模拟预测）如图所示，变压器为理想变压器，下列选项为原线圈输入的周期性电流，其中一定不能使灯泡正常发光的是 A． B． C． D． 【例题2】（25-26高二上·北京海淀·期末）如图1所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，原线圈接“0”和“800”接线柱，副线圈接到“0”、“100”接线柱，则： （1）原线圈应该接图1中学生电源的_________（选填“ab”或“cd”）端 （2）原线圈接线正确，接入电压为8V，接在副线圈两端的电压表示数最有可能是（　　） A．2.1V B．1.9V C．1.1V D．0.9V （3）小辉同学将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图2所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1~t2时间内进行的操作是（　　） A．减少了原线圈的匝数 B．增加了副线圈的匝数 C．降低了交流电源的频率 D．拿掉了变压器上方的可移动铁芯 （4）断开电源后，小辉同学想用多用电表的欧姆挡测量一下图1中左边线圈“0”和“400”之间的直流电阻。他用手拿着多用电表的两个表笔，与从“0”和“400”接线柱两端引出的导线相连，如图。但断开表笔与导线的连接时，变压器接线端引出的导线仍然与手指接触着。已知多用电表的结构可以视为一个内阻已知的直流电源，对于小辉同学实验中可能出现的情况，下列说法正确的是（　　） A．表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较大然后逐渐减小 B．表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较小然后逐渐增大 C．表笔与两引出线接通并稳定后，图1中变压器右边的0~1400接线柱之间可以检测得到电压 D．若断开表笔时引线没有与手断开，小辉可能感受到“被电击一样”的感觉 E．如果在图1左边线圈“0”和“400”这两端之间加正弦交流电.然后用电压表和电流表测量所加电压以及通过的电流，也可以伏安法求得线圈的电阻 【变式】（2026·浙江·高考真题）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： （1）小明先用多用电表测量图1变压器的“0”、“1400”接线柱间的电阻。选择开关位置如图2，经规范操作，指针位置如图3，测得阻值为 ________。 （2）用匝数n1＝200和n2＝400的两线圈进行实验，分别测得两端电压为U1和U2，记录于下表。下列说法正确的是________（多选）； U1/V 1.02 2.20 3.24 4.28 5.36 U2/V 2.12 4.52 6.64 8.78 11.02 A．与n1对应的是副线圈 B．与n2对应的是副线圈 C．实验中采用低压直流电源 D．多用电表选择开关应调至交流电压挡 （3）小明将两个线圈按图4方式上下叠放。下层线圈输入电压信号如图5所示，上层线圈与示波器相连，则示波器上显示的波形为________。 A．B．C． 【例题3】（24-25高二下·江苏常州·期中）街头某变压器原理结构如图所示，下列说法正确的是 A．该变压器是升压变压器 B．变压器工作原理是自感现象 C．原线圈导线比副线圈更细（线圈材质相同） D．为减小“铁芯”涡流影响，用陶瓷材质替换更好 【变式】（2025·陕西·模拟预测）变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。如图所示是街头见到的变压器，它是降压变压器。假设它可视为理想变压器，且只有一个原线圈和一个副线圈。下列说法正确的是（　　） A．原线圈应使用较粗的导线 B．副线圈应使用较粗的导线 C．原线圈中磁通量的变化率大于副线圈中磁通量的变化率 D．原线圈中磁通量的变化率小于副线圈中磁通量的变化率 二．电压与匝数的关系 理想变压器的关系式： ①电压关系：原决定副， （变压比），即电压与匝数成正比。 ②功率关系： 副决定原，P入＝P出，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋U4I4＋…… ③电流关系：副决定原， （变流比），即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比。 ④频率关系：f出＝f入。 【例题1】（2025·广西·高考真题）某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220 V。输出电压最大值为，该变压器视为理想变压器，其原、副线圈匝数之比为（   ） A． B． C． D． 【变式1】（25-26高二上·湖北武汉·期末）安全用电，守护生命。有些机床为了安全，车间照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压通过降压变压器（可视为理想变压器）降压后得到的。如果变压器的原线圈是1440匝，则副线圈的匝数约为（   ） A．136 B．192 C．236 D．15200 【变式2】（2025·江西·高考真题）某变压器的原线圈匝数未知，将的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n，测得副线圈两端的电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器，则原线圈的匝数最接近（　　） A．110 B．160 C．210 D．310 【变式3】（2024·辽宁·一模）如图所示的交流电路中，电源电压U的有效值为220V，变压器为理想变压器，定值电阻，，理想交流电流表A的示数为2A，则理想变压器原、副线圈的匝数比为（　　） A． B． C． D． 【例题2】（2025·湖南·一模）某款防身电棍的内部电路如图所示。直流电经转换器变为正弦式交变电流，此正弦式交变电流电压瞬时值的表达式为，再经升压变压器升压后在输出端得到3000V交流高压，升压变压器可视为理想变压器，则此升压变压器原、副线圈匝数比为（　　） A． B． C． D． 【变式】（24-25高二下·湖北恩施·期末）如图甲所示，某理想变压器原副线圈的匝数分别为n1、n2，输入电压瞬时值u1输出电压瞬时值u2随时间变化的规律如图乙所示，图中U1、U2均已知，下列说法正确的是（　　） A．达到最大值时， B．达到最大值时，也达到最大值 C．输入电压的有效值为 D． 【例题3】（24-25高二下·山东烟台·月考）如图1所示，无线充电技术是近年发展起来的新技术，电动汽车电池的无线充电原理可近似看成理想变压器，如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．两个线圈中电流大小一定相同 B．两个线圈中电流的频率可能不同 C．充电基座线圈接的电源是恒定的直流电 D．充电基座线圈接的电源必须是交流电且、都闭合才能充电 【变式】（25-26高二上·浙江台州·期末）如图甲所示为一无线充电装置，图乙为其模拟示意图，供电线圈和受电线圈匝数比为。当供电线圈通上如图丙所示的正弦交流电后，下列说法正确的是（　　） A．受电线圈的输出电压为22V B．受电线圈断开时，供电线圈无电流 C．受电线圈的电流方向每秒改变50次 D．减小两线圈间的距离，受电线圈两端电压将增大 【例题4】（2023·广东·高考真题）用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为，原线圈的输入电压。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是（    ） A． B． C． D． 【变式1】（2025·福建·高考真题）在图（a）所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比4：1，电阻的阻值时是的2倍，电压表为理想电压表。若原线圈输入如图（b）所示的正弦交流电，则（　　） A．交流电周期为2.25s B．电压表示数为12V C．流经副线圈的电流是流经R1的2倍 D．变压器的输入、输出功率之比为4：1 【变式2】（24-25高二下·甘肃·期末）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入一只“，”的灯泡，且灯泡正常发光。则（　　） A．原线圈电压为 B．电源输出功率为 C．电流表的示数为 D．电流表的示数为 【变式3】（25-26高二上·河南信阳·期末）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，定值电阻满足R1=20Ω，R2=5Ω，交流电源输出电压的有效值恒为U=20V。电阻R1接在副线圈两端，电阻R2与变压器原线圈串联后接电源，电压表测R2两端电压，电流表测量原线圈中的电流（电压表、电流表均为理想电表），下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为5V B．电流表的示数为0.8A C．R1消耗的功率为20W D．R2消耗的功率为40W 【例题5】（多选）（2024·海南·高考真题）电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为、，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是（　　） A．交流电的周期为0.02s B．原副线圈匝数比 C．输出的最大电压为220V D．若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW 【变式】（多选）（2023·海南·高考真题）下图是工厂利用的交流电给照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1100匝，下列说法正确的是（    ） A．电源电压有效值为 B．交变电流的周期为 C．副线圈匝数为180匝 D．副线圈匝数为240匝 【例题6】（24-25高二下·重庆·期末）我国高铁技术领先世界，高铁为国人出行提供了极大的便利。如图是某高铁电网为运行的高铁机车（图中用M表示）提供电能的示意图（为定值电阻，大小未知）。电网电压为110kV，经理想变压器降压后。高铁机车运行时，获得的电压为25kV，功率为5000kW。求： （1）理想变压器原、副线圈匝数比； （2）原线圈回路的电流； （3）电阻的阻值。 【变式】（25-26高二上·甘肃·期末）如图所示，交流发电机的线圈匝数匝、线圈面积，线圈处于磁感应强度大小的匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。理想变压器的原线圈与发电机相连，副线圈接有阻值的定值电阻，变压器的原、副线圈匝数之比为，电流表为理想电流表，发电机线圈电阻忽略不计。求： （1）变压器原线圈两端电压的有效值； （2）电流表示数。 三．变压器的动态电路分析 常见的理想变压器的动态分析一般分为匝数比不变和负载电阻不变两种情况： 1．匝数比不变的情况（如图所示） ①U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，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，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化。 ③I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化. 【例题】（24-25高二下·江苏连云港·期中）街头变压器通过降压给用户供电的示意图如图所示。变压器的输入电压恒定，输出电压通过电阻为的输电线输送给用户，变阻器R代表用户用电器的总电阻，忽略变压器上的能量损耗。当用户用电器增加，变阻器R减小时（　　） A．示数增大，示数减小 B．示数增大，示数增大 C．示数减小，示数减小 D．示数减小，示数增大 【变式1】（24-25高二下·江苏无锡·期中）如图所示，M是理想变压器，将a、b接在正弦交流电源上。变压器右侧为一火警报警系统原理图，其中RT为用半导体热敏材料制成的传感器（其电阻率随温度升高而减小），R1、R2为定值电阻。当传感器RT所在处出现火警时，以下说法中正确的是（　　） A．电流表A1的示数不变，电流表A2的示数增大 B．电流表A1的示数增大，电流表A2的示数减小 C．电压表的示数增大，电压表的示数增大 D．电压表的示数不变，电压表的示数不变 【变式2】（25-26高二上·四川攀枝花·期末）如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电路的a、b端接有电压稳定的正弦交流电源。则在滑动变阻器R的滑片P向上移动过程中，下列判断中一定正确的是（　　） A．A灯变亮 B．B灯变暗 C．滑动变阻器的电功率增大 D．a、b端的输入功率减小 2．负载电阻不变的情况（如图所示） ①U1不变，发生变化，故U2变化。 ②R不变，U2变化，故I2发生变化。 ③根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化。 【例题】（2025·甘肃白银·二模）如图所示，通过接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果仅增加原线圈的匝数，其他条件不变，则（　　） A．小灯泡变亮 B．小灯泡变暗 C．原、副线圈两端电压的比值不变 D．通过原、副线圈电流的比值变大 【变式1】（2025·河北沧州·模拟预测）家用电饭煲常采用多段式加热技术，其原理简化电路如图所示。电路中定值电阻代表加热盘，通过调节开关S改变接入电路的副线圈匝数，从而实现“精煮”“快煮”等不同功率的挡位。已知变压器为理想变压器，原线圈输入电压恒定。当开关S从位置2切换到位置1时，通过加热盘的电流频率以及原线圈中电流的变化情况，下列说法正确的是（　　） A．增大，增大 B．不变，增大 C．增大，减小 D．不变，减小 【变式2】（多选）（24-25高三下·河南·期末）如图所示，当滑动触头P在图示位置时，原、副线圈的匝数比为，工作状态下由于漏磁，穿过副线圈的磁通量约为原线圈的，忽略其他损耗，若原线圈两端电压为200V，小灯泡的额定电压为10V，则下列说法正确的是 A．原副线圈两端的电压之比为 B．原副线圈两端的电压之比为 C．为使小灯泡正常发光，应将滑动触头P向上滑动 D．为使小灯泡正常发光，应将滑动触头P向下滑动 【例题3】（2023·北京·高考真题）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（   ） A．仅增加原线圈匝数 B．仅增加副线圈匝数 C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍 D．将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈 【变式】（24-25高二下·河南周口·期中）如图所示，电压表V和电流表A均可视为理想电表，定值电阻均为，b是原线圈的中心接头，S为单刀双掷开关，S接a时，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈c、d两端接在的交流电压上。下列说法正确的是（　　） A．开关S接a，副线圈输出电压的频率为 B．开关S接a，电流表示数为，电压表示数为 C．开关S由a拨到b后，电压表示数减半 D．开关S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的2倍 1．（24-25高二下·广东汕头·期末）汽车利用火花塞产生的电火花来点燃发动机中的燃料空气混合物，火花塞产生电火花需要10000V的电压，已知汽车蓄电池的电压为12V，火花塞点火电路如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该装置是利用自感原理工作的 B．点火时，副线圈电流远大于原线圈 C．保持开关闭合，火花塞会持续点火 D．开关断开瞬间，火花塞会产生电火花 2．（23-24高二下·福建福州·期中）如图所示是教材插图，介绍火花塞点火原理，一同学课本存在污渍，看不清完整原理图。他根据所学知识，利用一直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，则以下原理图可行的是（　　） A．B．C．D． 3．（24-25高二下·江苏常州·阶段练习）变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，铁芯Q安放在铁芯P上时，铁芯Q中的薄硅钢片应平行于（　　） A．平面 B．平面 C．平面 D．平面 4．（24-25高二下·陕西·阶段练习）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图甲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“”的匝数。 （1）下列说法正确的有_____（填正确答案标号）。 A．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” B．使用多用电表测副线圈电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 C．连接两个线圈导线的粗细不同，线圈匝数多的导线粗 （2）一同学正确组装变压器后，把的学生交流电源接到原线圈“2”“14”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，如图乙所示，在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是_____（填正确答案标号）。 A． B． C． D． （3）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输出端，副线圈接小灯泡。实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是_____。 （4）如图丁所示的电路中，电压为U0的交流电源通过阻值为R0的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为n1、n2。若保持U0不变，将可变电阻的阻值增大，则流经原线圈的电流_____（填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻的阻值为_____（用n1、n2和R0表示）时，可变电阻的功率最大。 5．（25-26高三上·北京西城·期末）如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为12V的正弦交流电源上，副线圈接一个“6V、12W”的小灯泡L。闭合开关S，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A．变压器原、副线圈的匝数之比为 B．变压器原线圈的输入电流为1A C．变压器副线圈的输出电流为1A D．变压器原线圈的输入功率为24W 6．（2024·北京·高考真题）如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是 A．原线圈两端电压的有效值为 B．副线圈中电流的有效值为0.5A C．原、副线圈匝数之比为1∶4 D．原线圈的输入功率为12W 7．（多选）（25-26高三上·广东揭阳·期末）为预防基孔肯雅热，我市许多社区安装了如图甲所示的灭蚊器来击杀蚊子，该灭蚊器工作电路的简化图如图乙所示，当接入有效值为的交变电压时，变压器输出电压瞬时值为，从而能快速击杀蚊子。下列说法正确的是（　　） A．输出电压的有效值为 B．输出电压的频率为 C．原副线圈的匝数比 D．若仅增大，变压器能输出更高的电压 8．（24-25高二下·黑龙江·期中）如图所示，一小型交流发电机中匀强磁场的磁感应强度大小为，线圈匝数匝，面积，总电阻，线圈以的角速度绕垂直于磁场的轴匀速转动。线圈通过滑环与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈与电阻相接，电表均为理想交流电表，电压表示数为。从线框转至中性面位置开始计时。 （1）求线框中感应电动势的瞬时值表达式； （2）求电流表的示数； （3）已知原、副线圈匝数比为，求电阻的阻值。 9．（25-26高二下·河北保定·开学考试）如图甲所示，理想变压器的原线圈两端接有如图乙所示的正弦交变电流，副线圈接有阻值相等的灯泡L1、L2、L3，已知灯泡L1两端电压U=8V，通过灯泡的电流I=1A。求： （1）变压器原、副线圈的匝数比 （2）通过变压器原线圈电流的有效值I1。 10．（多选）（2025·天津·高考真题）如图所示，理想变压器的原线圈接在电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈接有滑动变阻器和定值电阻，各电表均为理想交流电表。当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，则（　　） A．电流表的示数变小 B．电流表的示数变小 C．电压表V的示数变大 D．变压器的输入功率变大 11．（24-25高二下·福建泉州·期中）图甲为某感温式火灾报警器，其简化电路如图乙所示。理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，R1为定值电阻，滑动变阻器R0用于设定报警温度。当流过R1的电流大于设定临界值时就会触发报警。那么出现火情时（　　） A．副线圈两端电压会随着副线圈电路端温度的变化而变化 B．定值电阻R1两端电压减小 C．R0滑片下移一点可以提高报警温度 D．原线圈输入功率增大 12．（25-26高三上·河北·开学考试）如图所示，通过接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，仅减少副线圈的匝数，其他条件不变，则（　　） A．小灯泡变暗 B．小灯泡两端电压变大 C．原、副线圈两端电压的比值变小 D．通过原、副线圈电流的比值不变 13．（24-25高二下·安徽·月考）如图是某同学设计的温控报警系统：交流电源输出有效值恒定的电压，变压器可视为理想变压器，R0和R1为滑动变阻器；RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小；S为报警装置（可视为阻值恒定的电阻），其两端电压超过设定值时报警器发出警报。现欲使S在温度更低时报警，下列做法一定可行的是（　　） A．将滑片P1左移，同时将滑片P2下移 B．将滑片P1右移，同时将滑片P2上移 C．将滑片P0左移，同时将滑片P2上移 D．将滑片P0右移，同时将滑片P2上移 14．（多选）（23-24高三上·天津河东·期末）如图所示的电路中，理想变压器的输入端接一正弦交流电，保持电压不变，为滑动变阻器的滑片，闭合开关S，下列说法正确的是（    ） A．只断开开关S时，变压器的输出电流变小 B．只断开开关S时，变压器的输出电压变大 C．只将向下滑动时，变压器输出的功率变小 D．只增加原线圈匝数，变压器的输出电压变大 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第3节　变压器 目录 学习目标 1 知识点过关 1 方法技巧点拨 2 一．变压器的原理 2 二．电压与匝数的关系 8 三．变压器的动态电路分析 18 综合巩固 23 1．了解变压器的构造，理解互感现象和变压器的工作原理。 2．探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 3．掌握理想变压器的电压和电流与匝数的关系，并能用它解决基本问题。 一．变压器的原理 （1）构造：如图，变压器由闭合铁芯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原线圈，也叫初级线圈；与负载连接的线圈叫作副线圈，也叫次级线圈。 （2）原理：互感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，能够输出电压和电流。 （3）作用：在输入的交流电压一定时，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压不同，即变压器的作用是改变交变电流的电压。 二．电压与匝数的关系 （1）理想变压器：没有能量损失的变压器叫做理想变压器，它是一个理想化模型。 （2）电压与匝数的关系：原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即。 （3）理想变压器原、副线圈功率关系：P1 ＝ P2（填“＞”“＝”或“＜”）。 （4）两类变压器：副线圈的电压比原线圈电压低的变压器叫降压变压器；副线圈的电压比原线圈电压高的变压器叫升压变压器。 一．变压器的原理 1．理想变压器：工作时无功率损失（即无铜损、铁损），因此，理想变压器原副线圈电阻均不计。 ①构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。 ②原理：电磁感应的互感现象。 2．实验设计（一些常考点总结）。 探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系 ①观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是 彼此绝缘的硅钢片 叠成。 ②本实验要通过改变原、副线圈 匝数 ，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是 控制变量 法。 ③本实验可能要用到的测量仪器是 C ，目的是代替 交流电压 表。 A．直流电压表 B．电压互感器 C．多用电表 D．钳形电流表 ④实验中发现原、副线圈匝数的比值与电压之比有微小差别，出现这种情况的原因是 变压器工作时有能量损失 。 ⑤若把8.0 V的学生电源接到原线圈“0”、“800”接线柱，副线圈接到“0”、“100”接线柱，则接在副线圈两端的电压表示数最有可能是 D ，原因是 不是理想变压器，有漏磁现象 。 A．2.1 V B．1.9 V C．1.1 V D．0.9 V ⑥当原线圈匝数和输入电压不变时，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；当副线圈匝数和输入电压不变时，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。 3．变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。 【例题1】（24-25高二下·湖北黄冈·期中）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，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，电压表V1的示数是15V，则电压表的示数为 A．0V B．3V C．75V D．与负载有关 【答案】A 【详解】导体棒在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时，产生的电动势是定值，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，则电压表的示数为0V。 故选A。 【变式】（2026·甘肃武威·模拟预测）如图所示，变压器为理想变压器，下列选项为原线圈输入的周期性电流，其中一定不能使灯泡正常发光的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】根据法拉第电磁感应定律，原线圈电流产生的磁场必须是变化的，才能在副线圈中产生感应电流，因此原线圈中的电流必须是不断变化的。故选D。 【例题2】（25-26高二上·北京海淀·期末）如图1所示，在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，原线圈接“0”和“800”接线柱，副线圈接到“0”、“100”接线柱，则： （1）原线圈应该接图1中学生电源的_________（选填“ab”或“cd”）端 （2）原线圈接线正确，接入电压为8V，接在副线圈两端的电压表示数最有可能是（　　） A．2.1V B．1.9V C．1.1V D．0.9V （3）小辉同学将副线圈接在电压传感器（可视为理想电压表）上，观察到副线圈电压U2随时间t变化的图像如图2所示，在保证安全的前提下，该同学可能在t1~t2时间内进行的操作是（　　） A．减少了原线圈的匝数 B．增加了副线圈的匝数 C．降低了交流电源的频率 D．拿掉了变压器上方的可移动铁芯 （4）断开电源后，小辉同学想用多用电表的欧姆挡测量一下图1中左边线圈“0”和“400”之间的直流电阻。他用手拿着多用电表的两个表笔，与从“0”和“400”接线柱两端引出的导线相连，如图。但断开表笔与导线的连接时，变压器接线端引出的导线仍然与手指接触着。已知多用电表的结构可以视为一个内阻已知的直流电源，对于小辉同学实验中可能出现的情况，下列说法正确的是（　　） A．表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较大然后逐渐减小 B．表笔与两引出线接通时，欧姆表的读数先比较小然后逐渐增大 C．表笔与两引出线接通并稳定后，图1中变压器右边的0~1400接线柱之间可以检测得到电压 D．若断开表笔时引线没有与手断开，小辉可能感受到“被电击一样”的感觉 E．如果在图1左边线圈“0”和“400”这两端之间加正弦交流电.然后用电压表和电流表测量所加电压以及通过的电流，也可以伏安法求得线圈的电阻 【答案】（1）cd （2）D （3）D （4）AD 【详解】（1）根据图示，ab端为直流输出，cd端为交流输出，应选择交流输出； （2）理想变压器原副线圈电压与匝数满足，输出电压理论值，实际情况中由于铁芯漏磁、线圈电阻及涡流损耗，副线圈电压会低于理论值，故选D； （3）AB．减少原线圈的匝数、增加副线圈的匝数将导致副线圈电压升高，故AB错误； C．降低交流电源的频率将导致副线圈输出频率也降低，故C错误； D．拿掉变压器上方的可移动铁芯将导致互感系数趋近于零，副线圈中无法产生感应电动势，图像中t1~t2时间内副线圈电压为0，应是由于拿掉变压器上方的可移动铁芯导致的，故D正确。 故选D。 （4）AB．表笔与两引出线接通时，由于线圈的自感现象，电流会逐渐增大，多用电表欧姆挡示数随电流增大而减小，则欧姆表的读数先比较大然后逐渐减小，故A正确，B错误； C．表笔与两引出线接通并稳定后，原线圈中电流保持恒定，无磁通量变化，副线圈中将不会产生感应电动势，故C错误； D．若断开表笔时引线没有与手断开，由于线圈的自感现象，线路中仍会有电流通过并逐渐减小，D正确； E．在线圈两端之间加正弦交流电时，由于自感现象对电流的影响，无法通过伏安法测量线圈电阻，故E错误； 故选AD。 【变式】（2026·浙江·高考真题）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： （1）小明先用多用电表测量图1变压器的“0”、“1400”接线柱间的电阻。选择开关位置如图2，经规范操作，指针位置如图3，测得阻值为 ________。 （2）用匝数n1＝200和n2＝400的两线圈进行实验，分别测得两端电压为U1和U2，记录于下表。下列说法正确的是________（多选）； U1/V 1.02 2.20 3.24 4.28 5.36 U2/V 2.12 4.52 6.64 8.78 11.02 A．与n1对应的是副线圈 B．与n2对应的是副线圈 C．实验中采用低压直流电源 D．多用电表选择开关应调至交流电压挡 （3）小明将两个线圈按图4方式上下叠放。下层线圈输入电压信号如图5所示，上层线圈与示波器相连，则示波器上显示的波形为________。 A．B．C． 【答案】（1）34/34.0 （2）AD （3）C 【详解】（1）从图2可知，多用电表选择开关置于电阻×10挡位，图3中指针指向3.4，所以测得阻值为R=3.4×10=34Ω。 （2）AB．根据变压器电压与匝数的关系，匝数多的线圈电压高；因为变压器由漏磁等损失，又因为U2＞2U1，所以n1对应副线圈，故A正确，B错误。 C．变压器的工作原理是电磁感应，需要交流电源，不能用直流电源，C错误。 D．变压器输出的是交流电，测量其电压时，多用电表选择开关应调至交流电压挡，D正确。 故选AD。 （3）由题意可知下层线圈输入的是锯齿波电压，它的变化率（斜率）在每个周期内是恒定的；根据电磁感应原理可知上层线圈的感应电动势，与磁通量的变化率成正比，也就是与输入电压的变化率成正比；输入电压的斜率恒定，所以感应电动势的大小也恒定，对应的波形是方波。故选C。 【例题3】（24-25高二下·江苏常州·期中）街头某变压器原理结构如图所示，下列说法正确的是 A．该变压器是升压变压器 B．变压器工作原理是自感现象 C．原线圈导线比副线圈更细（线圈材质相同） D．为减小“铁芯”涡流影响，用陶瓷材质替换更好 【答案】C 【详解】A．根据图示可知，原线圈匝数比副线圈匝数多，由电压匝数关系可知，该变压器是降压变压器，故A错误； B．变压器工作原理是互感现象，故B错误； C．若为理想变压器，根据电流匝数关系有 由于原线圈匝数比副线圈匝数多，则原线圈电流小于副线圈电流，根据，为了减小电热，需要增大横截面积，即原线圈导线比副线圈更细（线圈材质相同），故C正确； D．为减小“铁芯”涡流影响，用彼此绝缘的硅钢片叠加更好，故D错误。 故选C。 【变式】（2025·陕西·模拟预测）变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。如图所示是街头见到的变压器，它是降压变压器。假设它可视为理想变压器，且只有一个原线圈和一个副线圈。下列说法正确的是（　　） A．原线圈应使用较粗的导线 B．副线圈应使用较粗的导线 C．原线圈中磁通量的变化率大于副线圈中磁通量的变化率 D．原线圈中磁通量的变化率小于副线圈中磁通量的变化率 【答案】B 【详解】AB．因为变压器为降压变压器，所以。根据原副线圈匝数比与电流的关系，所以，副线圈电流大，副线圈应使用较粗的导线，故A错误，B正确； CD．根据理想变压器的原理可知，原线圈中磁通量的变化率等于副线圈中磁通量的变化率，故CD错误。 故选B。 二．电压与匝数的关系 理想变压器的关系式： ①电压关系：原决定副， （变压比），即电压与匝数成正比。 ②功率关系： 副决定原，P入＝P出，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋U4I4＋…… ③电流关系：副决定原， （变流比），即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比。 ④频率关系：f出＝f入。 【例题1】（2025·广西·高考真题）某变压器输入正弦交流电的电压有效值为220 V。输出电压最大值为，该变压器视为理想变压器，其原、副线圈匝数之比为（   ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】变压器次级电压有效值为，则变压器原副线圈的匝数比。 故选C。 【变式1】（25-26高二上·湖北武汉·期末）安全用电，守护生命。有些机床为了安全，车间照明电灯用的电压是36V，这个电压是把380V的电压通过降压变压器（可视为理想变压器）降压后得到的。如果变压器的原线圈是1440匝，则副线圈的匝数约为（   ） A．136 B．192 C．236 D．15200 【答案】A 【详解】由理想变压器工作原理，可得，故选A。 【变式2】（2025·江西·高考真题）某变压器的原线圈匝数未知，将的正弦交流电输入原线圈。改变副线圈的匝数n，测得副线圈两端的电压U与匝数n之间的关系如图所示。若该变压器为理想变压器，则原线圈的匝数最接近（　　） A．110 B．160 C．210 D．310 【答案】C 【详解】设原线圈的匝数为，根据，可得，由题图可知当时，，代入可得。 故选C。 【变式3】（2024·辽宁·一模）如图所示的交流电路中，电源电压U的有效值为220V，变压器为理想变压器，定值电阻，，理想交流电流表A的示数为2A，则理想变压器原、副线圈的匝数比为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由题意可得理想变压器原线圈两端的电压 而根据理想变压器原副线圈匝数比等于电压比可得 根据理想变压器原副线圈匝数比等于电流的反比可得 在副线圈所在回路中有 联立以上各式解得 故选D。 【例题2】（2025·湖南·一模）某款防身电棍的内部电路如图所示。直流电经转换器变为正弦式交变电流，此正弦式交变电流电压瞬时值的表达式为，再经升压变压器升压后在输出端得到3000V交流高压，升压变压器可视为理想变压器，则此升压变压器原、副线圈匝数比为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】根据题意可知，原线圈输入电压为，则升压变压器原、副线圈匝数比为。 故选C。 【变式】（24-25高二下·湖北恩施·期末）如图甲所示，某理想变压器原副线圈的匝数分别为n1、n2，输入电压瞬时值u1输出电压瞬时值u2随时间变化的规律如图乙所示，图中U1、U2均已知，下列说法正确的是（　　） A．达到最大值时， B．达到最大值时，也达到最大值 C．输入电压的有效值为 D． 【答案】B 【详解】AB．根据理想变压器的原理可知，原副线圈的电压变化是同步的，从图乙可知，u1与u2的变化规律是相似的，当u1达到最大值时，u2也达到最大值，而不是u2＝0，故A错误，B正确； C．正弦式交变电压的有效值是最大值除以，所以输入电压的最大值为，其有效值为，故C错误； D．根据理想变压器的电压与匝数比关系有，由图乙可知，故D错误。 故选B。 【例题3】（24-25高二下·山东烟台·月考）如图1所示，无线充电技术是近年发展起来的新技术，电动汽车电池的无线充电原理可近似看成理想变压器，如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．两个线圈中电流大小一定相同 B．两个线圈中电流的频率可能不同 C．充电基座线圈接的电源是恒定的直流电 D．充电基座线圈接的电源必须是交流电且、都闭合才能充电 【答案】D 【详解】A．对于理想变压器两个线圈中电流与匝数成反比，故A错误； B．变压器不能改变交变电流的频率，两个线圈中电流的频率相同，故B错误； C．变压器不能改变直流电的电压，充电基座线圈接的电源是交变电流，故C错误； D．变压器不能改变直流电的电压，充电基座线圈接的电源必须是交流电且、都闭合才能充电，故D正确。 故选D。 【变式】（25-26高二上·浙江台州·期末）如图甲所示为一无线充电装置，图乙为其模拟示意图，供电线圈和受电线圈匝数比为。当供电线圈通上如图丙所示的正弦交流电后，下列说法正确的是（　　） A．受电线圈的输出电压为22V B．受电线圈断开时，供电线圈无电流 C．受电线圈的电流方向每秒改变50次 D．减小两线圈间的距离，受电线圈两端电压将增大 【答案】D 【详解】AB．供电线圈的电压有效值为，若为理想变压器，则受电线圈的输出电压为，但因该装置不是理想变压器，可知受电线圈的输出电压小于22V；当受电线圈断开时，虽然无向外输出功率，此时供电线圈仍有较小的电流，AB错误； C．交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，则电流方向在一个周期内改变2次，可知受电线圈的电流方向每秒改变100次，C错误； D．减小两线圈间的距离，漏磁现象减小，则穿过受电线圈的磁通量会变大，则受电线圈产生的感应电动势会变大，两端电压将增大，D正确。 故选D。 【例题4】（2023·广东·高考真题）用一台理想变压器对电动汽车充电，该变压器原、副线圈的匝数比为，输出功率为，原线圈的输入电压。关于副线圈输出电流的有效值和频率正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由题可知原线圈输入电压的有效值为 原线圈电流为 副线圈输出电流的有效值为 变压器无法改变电流的频率，故 故选A。 【变式1】（2025·福建·高考真题）在图（a）所示电路中，理想变压器原、副线圈匝数比4：1，电阻的阻值时是的2倍，电压表为理想电压表。若原线圈输入如图（b）所示的正弦交流电，则（　　） A．交流电周期为2.25s B．电压表示数为12V C．流经副线圈的电流是流经R1的2倍 D．变压器的输入、输出功率之比为4：1 【答案】B 【详解】A．由图可知，交流电的周期，故A错误； B．根据图乙可知，输入电压最大值，则输入电压有效值为，根据变压比可知，副线圈电压即电压表示数为，故B正确； C．R1的阻值为R2的2倍，根据并联规律可知，两电阻的电压相同，根据欧姆定律可知，流经R1和R2的电流之比为，副线圈干路电流等于流经两电阻的电流之和，则副线圈干路的电流为R1电流的3倍，故C错误； D．根据变压器的原理可知，原副线圈功率相同，故D错误。 故选 B。 【变式2】（24-25高二下·甘肃·期末）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入一只“，”的灯泡，且灯泡正常发光。则（　　） A．原线圈电压为 B．电源输出功率为 C．电流表的示数为 D．电流表的示数为 【答案】C 【详解】A．理想变压器原、副线圈的电压之比为 则原线圈两端电压为，故A错误； B．在理想的变压器中的输入功率和输出功率大小相等，电源的输出功率等于变压器的输入功率，在副线圈中只有一个6W的灯泡正常发光，所以电源输出功率为，故B错误； CD．根据理想变压器输入功率为，则原线圈中的电流为，故C正确，D错误。 故选C。 【变式3】（25-26高二上·河南信阳·期末）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶2，定值电阻满足R1=20Ω，R2=5Ω，交流电源输出电压的有效值恒为U=20V。电阻R1接在副线圈两端，电阻R2与变压器原线圈串联后接电源，电压表测R2两端电压，电流表测量原线圈中的电流（电压表、电流表均为理想电表），下列说法正确的是（　　） A．电压表的示数为5V B．电流表的示数为0.8A C．R1消耗的功率为20W D．R2消耗的功率为40W 【答案】C 【详解】AB．变压器的等效电阻 电流表示数，电压表示数，故AB错误； C．变压器原线圈的电压，根据得副线圈电压 R1消耗的功率为，故C正确； D．R2消耗的功率为，故D错误。 故选C。 【例题5】（多选）（2024·海南·高考真题）电动汽车充电站变压器输入电压为10kV，输出电压为220V，每个充电桩输入电流16A，设原副线圈匝数分别为、，输入正弦交流的频率为50Hz，则下列说法正确的是（　　） A．交流电的周期为0.02s B．原副线圈匝数比 C．输出的最大电压为220V D．若10台充电桩同时使用，输入功率为35.2kW 【答案】AD 【详解】A．交流电的周期为 故A正确； B．根据理想变压器原副线圈的电压与线圈匝数的关系可得，原副线圈匝数比为 故B错误； C．输出的最大电压为 故C错误； D．若10台充电桩同时使用，输出功率为 变压器不改变功率，故输入功率为 故D正确。 故选AD。 【变式】（多选）（2023·海南·高考真题）下图是工厂利用的交流电给照明灯供电的电路，变压器原线圈匝数为1100匝，下列说法正确的是（    ） A．电源电压有效值为 B．交变电流的周期为 C．副线圈匝数为180匝 D．副线圈匝数为240匝 【答案】BC 【详解】A．电源电压的有效值 选项A错误； B．交流电的周期 选项B正确； CD．根据 可得副线圈匝数 匝 选项C正确，D错误。 故选BC。 【例题6】（24-25高二下·重庆·期末）我国高铁技术领先世界，高铁为国人出行提供了极大的便利。如图是某高铁电网为运行的高铁机车（图中用M表示）提供电能的示意图（为定值电阻，大小未知）。电网电压为110kV，经理想变压器降压后。高铁机车运行时，获得的电压为25kV，功率为5000kW。求： （1）理想变压器原、副线圈匝数比； （2）原线圈回路的电流； （3）电阻的阻值。 【答案】（1） （2） （3） 【详解】（1）由理想变压器原、副线圈的电压比与匝数比的关系可得 （2）高铁机车运行时副线圈的电流为 由理想变压器原、副线圈的电流比与匝数比的关系可得 解得 （3）由欧姆定律可得电阻的阻值为 【变式】（25-26高二上·甘肃·期末）如图所示，交流发电机的线圈匝数匝、线圈面积，线圈处于磁感应强度大小的匀强磁场中，线圈绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。理想变压器的原线圈与发电机相连，副线圈接有阻值的定值电阻，变压器的原、副线圈匝数之比为，电流表为理想电流表，发电机线圈电阻忽略不计。求： （1）变压器原线圈两端电压的有效值； （2）电流表示数。 【答案】（1） （2） 【详解】（1）变压器原线圈两端电压的峰值，有效值，解得 （2）变压器原、副线圈两端电压满足关系式，通过定值电阻的电流 又有，解得 三．变压器的动态电路分析 常见的理想变压器的动态分析一般分为匝数比不变和负载电阻不变两种情况： 1．匝数比不变的情况（如图所示） ①U1不变，根据，输入电压U1决定输出电压U2，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，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化。 ③I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化. 【例题】（24-25高二下·江苏连云港·期中）街头变压器通过降压给用户供电的示意图如图所示。变压器的输入电压恒定，输出电压通过电阻为的输电线输送给用户，变阻器R代表用户用电器的总电阻，忽略变压器上的能量损耗。当用户用电器增加，变阻器R减小时（　　） A．示数增大，示数减小 B．示数增大，示数增大 C．示数减小，示数减小 D．示数减小，示数增大 【答案】A 【详解】用户用电器增加，变阻器R减小时变压器的输入电压不变，所以V1、V2的读数都不变，由于用户用电器的总电阻R减小，则副线圈的电流增大，故原线圈中的电流增大，所以电流表A1、A2读数都变大，由于I2增大，所以输电线损失的电压增大，故V3的读数减小； 故选A。 【变式1】（24-25高二下·江苏无锡·期中）如图所示，M是理想变压器，将a、b接在正弦交流电源上。变压器右侧为一火警报警系统原理图，其中为用半导体热敏材料制成的传感器（其电阻率随温度升高而减小），、为定值电阻。当传感器所在处出现火警时，以下说法中正确的是（　　） A．电流表的示数不变，电流表的示数增大 B．电流表的示数增大，电流表的示数减小 C．电压表的示数增大，电压表的示数增大 D．电压表的示数不变，电压表的示数不变 【答案】B 【详解】当传感器所在处出现火警时，的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流示数也要增加；由于电源的电压不变，匝数比不变，原副线圈的电压也不变，所以的示数不变，由于副线圈中电流增大，的电压变大，所以的示数要减小，即的电压也要减小，所以的示数要减小。 故选B。 【变式2】（25-26高二上·四川攀枝花·期末）如图所示的电路中，变压器为理想变压器，电路的a、b端接有电压稳定的正弦交流电源。则在滑动变阻器R的滑片P向上移动过程中，下列判断中一定正确的是（　　） A．A灯变亮 B．B灯变暗 C．滑动变阻器的电功率增大 D．a、b端的输入功率减小 【答案】D 【详解】AB．滑片P向上移动过程中，滑动变阻器的电阻增大，则副线圈并联的总电阻增大，根据等效电阻，结合可知原线圈的电流减小，则流过灯泡A的电流减小，灯泡A两端的电压减小，输入电压不变，则原线圈两端的电压增大，由变压器电压和匝数的关系可知，副线圈电压增大，故灯泡B变亮，故AB错误； C．滑动变阻器与灯泡电阻关系未知，无法判断其电功率变化，故C错误； D．a、b端的输入电压不变，原线圈的电流减小，根据可知，a、b端的输入功率减小，故D正确； 故选D。 2．负载电阻不变的情况（如图所示） ①U1不变，发生变化，故U2变化。 ②R不变，U2变化，故I2发生变化。 ③根据P2＝，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化。 【例题】（2025·甘肃白银·二模）如图所示，通过接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果仅增加原线圈的匝数，其他条件不变，则（　　） A．小灯泡变亮 B．小灯泡变暗 C．原、副线圈两端电压的比值不变 D．通过原、副线圈电流的比值变大 【答案】B 【详解】AB．因是降压变压器，则，对理想变压器有，当增加原线圈的匝数时，不变，减小，小灯泡变暗，A错误，B正确； C．对于理想变压器有，所以原、副线圈两端电压的比值变大，C错误； D．对于理想变压器有，所以原、副线圈电流的比值变小，D错误。 故选B。 【变式1】（2025·河北沧州·模拟预测）家用电饭煲常采用多段式加热技术，其原理简化电路如图所示。电路中定值电阻代表加热盘，通过调节开关S改变接入电路的副线圈匝数，从而实现“精煮”“快煮”等不同功率的挡位。已知变压器为理想变压器，原线圈输入电压恒定。当开关S从位置2切换到位置1时，通过加热盘的电流频率以及原线圈中电流的变化情况，下列说法正确的是（　　） A．增大，增大 B．不变，增大 C．增大，减小 D．不变，减小 【答案】B 【详解】变压器只改变电压和电流，不改变交流电的频率。原、副线圈中交流电的频率始终相同，根据变压器电压关系 位置1对应的副线圈匝数大于位置2对应的匝数。因此， 加热盘电阻不变，根据，可知开关接位置1时，副线圈电压更高，通过的电流更大，加热盘的功率增大，原线圈输入功率等于加热盘功率，所以输入电流增大。 故选B。 【变式2】（多选）（24-25高三下·河南·期末）如图所示，当滑动触头P在图示位置时，原、副线圈的匝数比为，工作状态下由于漏磁，穿过副线圈的磁通量约为原线圈的，忽略其他损耗，若原线圈两端电压为200V，小灯泡的额定电压为10V，则下列说法正确的是 A．原副线圈两端的电压之比为 B．原副线圈两端的电压之比为 C．为使小灯泡正常发光，应将滑动触头P向上滑动 D．为使小灯泡正常发光，应将滑动触头P向下滑动 【答案】BC 【详解】AB．根据变压器工作原理有，，解得 A错误，B正确； CD．若要使小灯泡正常发光，应增大，故应增大，因此滑动触头P应向上滑动，C正确，D错误。 故选BC。 【例题3】（2023·北京·高考真题）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12V的正弦交流电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（   ） A．仅增加原线圈匝数 B．仅增加副线圈匝数 C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍 D．将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈 【答案】B 【详解】A．由知，仅增加原线圈匝数，副线圈的输出电压U2减小，不能使小灯泡正常发光，故A错误； B．由知，仅增加副线圈匝数，副线圈的输出电压U2增大，有可能使小灯泡正常发光，故B正确； C．由知，将原、副线圈匝数都增为原来的两倍，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光，故C错误； D．将两个3.8V小灯泡并联，但由于原线圈的电压不变，则副线圈的输出电压U2不变，不能使小灯泡正常发光，故D错误。 故选B。 【变式】（24-25高二下·河南周口·期中）如图所示，电压表V和电流表A均可视为理想电表，定值电阻均为，b是原线圈的中心接头，S为单刀双掷开关，S接a时，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈c、d两端接在的交流电压上。下列说法正确的是（　　） A．开关S接a，副线圈输出电压的频率为 B．开关S接a，电流表示数为，电压表示数为 C．开关S由a拨到b后，电压表示数减半 D．开关S由a拨到b后，原线圈的输入功率变为原来的2倍 【答案】B 【详解】A．原、副线圈交变电流频率相同，均为，故A错误； B．接a时，，由，， 解得，，故B正确； CD．开关由a接b，减半，不变，则加倍，I2加倍，则变为原来的4倍，故CD错误。 故选B。 1．（24-25高二下·广东汕头·期末）汽车利用火花塞产生的电火花来点燃发动机中的燃料空气混合物，火花塞产生电火花需要10000V的电压，已知汽车蓄电池的电压为12V，火花塞点火电路如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该装置是利用自感原理工作的 B．点火时，副线圈电流远大于原线圈 C．保持开关闭合，火花塞会持续点火 D．开关断开瞬间，火花塞会产生电火花 【答案】D 【详解】A．该装置利用变压器产生火花塞的点火电压，是利用了互感原理，A错误； B．利用变压器，把汽车蓄电池的电压12V提高到10000V，是升压变压器，故副线圈电流小于原线圈，B错误； C．保持开关闭合，变压器原线圈电压不变，原线圈内的磁通量不变，副线圈不能产生电压，C错误； D．开关断开瞬间，变压器原线圈电压发生变化，原线圈内的磁通量发生变化，副线圈产生电压，火花塞会产生电火花，D正确。 故选D。 2．（23-24高二下·福建福州·期中）如图所示是教材插图，介绍火花塞点火原理，一同学课本存在污渍，看不清完整原理图。他根据所学知识，利用一直流电源、变压器、开关及导线若干设计点火电路，则以下原理图可行的是（　　） A．B．C．D． 【答案】C 【详解】根据变压器原副线圈电压比等于匝数比可知副线圈匝数应远大于原线圈匝数，因为是直流电源，为了使副线圈产生感应电动势，需要把开关接在原线圈。 故选C。 3．（24-25高二下·江苏常州·阶段练习）变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，铁芯Q安放在铁芯P上时，铁芯Q中的薄硅钢片应平行于（　　） A．平面 B．平面 C．平面 D．平面 【答案】D 【详解】根据变压器正视图 硅钢片的作用是形成闭合磁路，所以为了减小涡流产生的热量，硅钢片应平行于平面aehd。 故选D。 4．（24-25高二下·陕西·阶段练习）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图甲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“”的匝数。 （1）下列说法正确的有_____（填正确答案标号）。 A．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” B．使用多用电表测副线圈电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 C．连接两个线圈导线的粗细不同，线圈匝数多的导线粗 （2）一同学正确组装变压器后，把的学生交流电源接到原线圈“2”“14”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，如图乙所示，在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是_____（填正确答案标号）。 A． B． C． D． （3）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输出端，副线圈接小灯泡。实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是_____。 （4）如图丁所示的电路中，电压为的交流电源通过阻值为的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为、。若保持不变，将可变电阻的阻值增大，则流经原线圈的电流_____（填“增大”“减小”或“不变”）；当可变电阻的阻值为_____（用、和表示）时，可变电阻的功率最大。 【答案】（1）AB （2）D （3）变压器的原线圈连接的是学生电源的“直流”输出端 （4）减小， 【详解】（1）A．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”测量，故A项正确； B．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，防止烧坏多用电表，故B项正确； C．线圈匝数多的导线电流小，可用细导线，故C项错误。故选AB。 （2）把的学生交流电源接到原线圈“2”“14”接线柱（相当于1200匝），副线圈接“0”“4”接线柱（相当于400匝），则有，若变压器为理想变压器，则副线圈电压为 由于实际使用中，变压器有漏磁等影响，读数小于。故选D。 （3）实验中发现，在所有连接都完好的情况下，电路接通后，灯泡始终不亮，但却在电路接通或断开的瞬间，灯泡会闪亮一下，原因是变压器的原线圈连接的是学生电源的“直流”输出端。 （4）[1]保持不变，则副线圈两端电压不变，可变电阻的阻值增大，则副线圈中的电流减小，由可知原线圈中的电流也减小。 [2]把变压器和可变电阻等效为一个电阻，当作电源的内阻，则输出功率 当内外电阻相等即时，输出功率最大，根据得 代入，解得 5．（25-26高三上·北京西城·期末）如图所示，理想变压器的原线圈接在电压为12V的正弦交流电源上，副线圈接一个“6V、12W”的小灯泡L。闭合开关S，小灯泡恰好正常发光。下列说法正确的是（　　） A．变压器原、副线圈的匝数之比为 B．变压器原线圈的输入电流为1A C．变压器副线圈的输出电流为1A D．变压器原线圈的输入功率为24W 【答案】B 【详解】A．小灯泡恰好正常发光，则变压器原、副线圈的匝数之比为，故A错误； BC．变压器副线圈的输出电流为 根据 可得变压器原线圈的输入电流为，故B正确，C错误； D．变压器原线圈的输入功率为，故D错误。 故选B。 6．（2024·北京·高考真题）如图甲所示，理想变压器原线圈接在正弦式交流电源上，输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示，副线圈接规格为“6V，3W”的灯泡。若灯泡正常发光，下列说法正确的是 A．原线圈两端电压的有效值为 B．副线圈中电流的有效值为0.5A C．原、副线圈匝数之比为1∶4 D．原线圈的输入功率为12W 【答案】B 【详解】A．由题图知，原线圈电压最大值为，则原线圈两端电压的有效值为 故A错误； B．灯泡正常发光，由P = UI得，副线圈中电流有效值为，故B正确； C．由理想变压器电压与匝数关系可知，故C错误； D．理想变压器没有能量损失，原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，则原线圈的输入功率P1 = PL = 3W 故D错误。 故选B。 7．（多选）（25-26高三上·广东揭阳·期末）为预防基孔肯雅热，我市许多社区安装了如图甲所示的灭蚊器来击杀蚊子，该灭蚊器工作电路的简化图如图乙所示，当接入有效值为的交变电压时，变压器输出电压瞬时值为，从而能快速击杀蚊子。下列说法正确的是（　　） A．输出电压的有效值为 B．输出电压的频率为 C．原副线圈的匝数比 D．若仅增大，变压器能输出更高的电压 【答案】AC 【详解】A．输出电压的有效值为，故A正确； B．输出电压的频率为，故B错误； C．原副线圈的匝数比，故C正确； D．根据可知，若仅增大，变压器能输出电压更低，故D错误。 故选AC。 8．（24-25高二下·黑龙江·期中）如图所示，一小型交流发电机中匀强磁场的磁感应强度大小为，线圈匝数匝，面积，总电阻，线圈以的角速度绕垂直于磁场的轴匀速转动。线圈通过滑环与理想变压器原线圈相连，变压器副线圈与电阻相接，电表均为理想交流电表，电压表示数为。从线框转至中性面位置开始计时。 （1）求线框中感应电动势的瞬时值表达式； （2）求电流表的示数； （3）已知原、副线圈匝数比为，求电阻的阻值。 【答案】（1） （2） （3） 【详解】（1）感应电动势最大值 从线框转至中性面位置开始计时，则瞬时值表达式为 （2）电动势有效值，电流表示数 （3）根据理想变压器输入功率等于输出功率，可知电阻R上消耗的电功率为P=UI=180×4W=720W 根据理想变压器电压比等于匝数比，可得 可得副线圈两端电压为U2=60V 根据可得电阻R的阻值为R=5Ω 9．（25-26高二下·河北保定·开学考试）如图甲所示，理想变压器的原线圈两端接有如图乙所示的正弦交变电流，副线圈接有阻值相等的灯泡L1、L2、L3，已知灯泡L1两端电压U=8V，通过灯泡的电流I=1A。求： （1）变压器原、副线圈的匝数比 （2）通过变压器原线圈电流的有效值I1。 【答案】（1） （2） 【详解】（1）灯泡的电阻 由于三个灯泡的阻值相等，因此通过、的电流均为，两端电压 副线圈两端电压的有效值 变压器原、副线圈的匝数比 其中，解得 （2）变压器副线圈的输出功率，变压器原线圈的输入功率，解得。 10．（多选）（2025·天津·高考真题）如图所示，理想变压器的原线圈接在电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈接有滑动变阻器和定值电阻，各电表均为理想交流电表。当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，则（　　） A．电流表的示数变小 B．电流表的示数变小 C．电压表V的示数变大 D．变压器的输入功率变大 【答案】CD 【详解】理想变压器的输出的电压由输入电压和电压比决定，输入电压不变，所以输出电压也不会变： AB．当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知副线圈回路中电流变大，即电流表的示数变大，根据可知原线圈回路中电流变大，即电流表的示数变大，故AB错误； C．电压表V测电阻两端的电压，滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据串联电路分压规律可知电压表V的示数变大，故C正确； D．根据可知副线圈回路的功率变大，根据理想变压器原副线圈功率相等可知变压器的输入功率变大，故D正确。 故选CD。 11．（24-25高二下·福建泉州·期中）图甲为某感温式火灾报警器，其简化电路如图乙所示。理想变压器原线圈接入电压有效值不变的正弦交流电源，副线圈连接报警系统，为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为定值电阻，滑动变阻器用于设定报警温度。当流过的电流大于设定临界值时就会触发报警。那么出现火情时（　　） A．副线圈两端电压会随着副线圈电路端温度的变化而变化 B．定值电阻两端电压减小 C．滑片下移一点可以提高报警温度 D．原线圈输入功率增大 【答案】D 【详解】A．副线圈两端电压由变压器原线圈电压和匝数比决定，与副线圈电阻变化无关，即与副线圈电路端温度的变化无关，故A错误； C．R0滑片上移一点，其阻值变大，则要想报警，需减小热敏电阻RT，即提高温度，所以R0滑片上移一点可以提高报警温度，故C错误； BD．当出现火情时，热敏电阻阻值变小，导致副线圈电流变大，根据 可知定值电阻两端电压增大，由可知原线圈输入功率变大，故B错误，D正确。 故选D。 12．（25-26高三上·河北·开学考试）如图所示，通过接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，仅减少副线圈的匝数，其他条件不变，则（　　） A．小灯泡变暗 B．小灯泡两端电压变大 C．原、副线圈两端电压的比值变小 D．通过原、副线圈电流的比值不变 【答案】A 【详解】AB．对理想变压器有，当仅减少副线圈的匝数时，减小，则小灯泡两端电压变小，小灯泡变暗，A正确，B错误； C．原、副线圈两端电压的比值变大，C错误； D．根据，原、副线圈电流的比值变小，D错误。 故选A。 13．（24-25高二下·安徽·月考）如图是某同学设计的温控报警系统：交流电源输出有效值恒定的电压，变压器可视为理想变压器，R0和R1为滑动变阻器；RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小；S为报警装置（可视为阻值恒定的电阻），其两端电压超过设定值时报警器发出警报。现欲使S在温度更低时报警，下列做法一定可行的是（　　） A．将滑片P1左移，同时将滑片P2下移 B．将滑片P1右移，同时将滑片P2上移 C．将滑片P0左移，同时将滑片P2上移 D．将滑片P0右移，同时将滑片P2上移 【答案】D 【详解】RT为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，欲使S在温度更低时报警，则需要温度更低时，报警装置两端电压超过设定值而发出警报。若仅将滑片P1左移，则滑动变阻器的阻值调小，由于副线圈电压不变，因此副线圈电流增大，故可以在温度更低时，报警装置两端电压超过设定值而发出警报；若仅将滑片P2上移，副线圈电压变大，报警装置两端电压超过设定值而发出警报；若仅将滑片P0右移，原线圈电压变大、副线圈电压变大，报警装置两端电压超过设定值而发出警报；只有选项D符合报警装置两端电压一定超过设定值而发出警报，选项A、B、C只有可能超过设定值而发出警报，故D正确。 故选D。 14．（多选）（23-24高三上·天津河东·期末）如图所示的电路中，理想变压器的输入端接一正弦交流电，保持电压不变，为滑动变阻器的滑片，闭合开关S，下列说法正确的是（    ） A．只断开开关S时，变压器的输出电流变小 B．只断开开关S时，变压器的输出电压变大 C．只将向下滑动时，变压器输出的功率变小 D．只增加原线圈匝数，变压器的输出电压变大 【答案】AC 【详解】AB．断开开关S时，副线圈电阻增大，但匝数不变，变压器输入电压不变，则输出电压不变，根据 变压器的输出电流变小，故A正确，B错误； C．将P向下滑动时，副线圈电阻增大，输出电压不变，变压器输出功率变小，故C正确； D．根据理想变压器电压和匝数的关系 可得 可知，增加原线圈匝数，则副线圈的输出电压减小，故D错误。 故选AC。 / 学科网（北京）股份有限公司 $