第5讲 变压器 讲义-2025-2026学年高二下学期物理沪科版选择性必修第二册

本讲义聚焦变压器的核心知识点，系统梳理其构造、电磁感应工作原理，通过实验探究原副线圈电压与匝数关系，构建理想变压器的电压、电流、功率关系模型，延伸至能量损失分析及自耦变压器、互感器等应用，形成完整学习支架。 资料以科学探究为核心，设计“探究电压与匝数关系”实验活动，培养学生实验操作与数据处理能力，专题讲练结合生活实例（如手机无线充电），渗透科学思维与社会责任，课中辅助教师突破重难点，课后助力学生查漏补缺，强化知识应用。

普高物理新教材选修2第7章 电磁感应定律的应用 第5讲 变压器 （讲义）--教师版（定稿） 普高物理新教材选修2第7章 电磁感应定律的应用 第5讲 变压器 （讲义） 变压器在我们的生活中随处可见，大家常用的手机充电器实际上就是一个变压器。那么变压器的工作原理是什么样的呢？下面我们来研究这个的内容。 知识点1、变压器的原理 1．变压器的构造 如图，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。一个线圈与交流电源连接，叫作原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作副线圈，也叫次级线圈。 2．变压器的原理 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，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，所以尽管两个线圈之间没有导线相连(彼此绝缘)，副线圈也能够输出电流。 说明：变压器不改变交变电流的周期和频率。 3、原理图解 4．变压器中的能量转化 原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，通过铁芯使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电场的能量。 专题讲练1 1、(多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　AC　) 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．当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出 2．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　C　) A．通有正弦式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 3.(多选)下列关于理想变压器的说法正确的是(　AB　) A.输入功率等于输出功率 B.输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能 C.输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能 D.输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去 知识点2、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1．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、副线圈的电压与匝数的关系。 2．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、导线若干。原理如图： 3．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，闭合开关，读出电压值，并记录在表格中。 (3)保持原、副线圈匝数不变，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，记录每次的副线圈匝数和对应的电压值。 4．实验结论：在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数比，即＝。 5．误差分析：由于存在能量损耗，所以副线圈测量电压值应小于理论变压值。 6．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 12V ，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。 7．理想变压器：没有能量损耗的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型。 (1)原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”。 (2)原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”。 (3)闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”。 专题讲练2 1、为完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，必须选用的是 ACE 。 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) 用匝数na＝60和nb＝120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 nb (选填“na”或“nb”)。 2、(多选)如图所示，在用可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时，下列说法正确的是(AD) 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，可用直流电压表 C.原线圈按0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，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 3、在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)原线圈中接入的电源是 C ； A.接入电压为220 V交流电源 B.接入学生电源12 V以下直流输出端 C.接入学生电源12 V以下交流输出端 (2)对于实验过程，下列说法正确的是 A 。 A.为便于探究，应该采用控制变量法 B.因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 C.使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量 4、(1)某同学在做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验时，用学生电源提供给图甲所示变压器原线圈的电压为5 V，用演示电表交流50 V 挡测量副线圈电压时示数如图乙所示，则变压器的原、副线圈匝数之比可能是 D 。 A.5∶8 B.5∶16 C.1∶14 D.1∶8 (2)街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈， 副线圈 (选填“原线圈”或“副线圈”)应该使用较粗的导线。 5、某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验。 (1)下列实验器材必须要用的有 BCG (选填字母代号)。 A.干电池组 B.学生电源 C.多用电表 D.直流电压表 E.滑动电阻器 F.条形磁体 G.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) (2)该同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析可以得到的实验结论是：在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即＝ 。 实验次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V 1 1 600 400 12.1 2.90 2 800 400 10.2 4.95 3 400 200 11.9 5.92 6、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 D　。 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 (2)某实验小组通过实验，记录的数据如下表： 原线圈匝数n1 100 200 400 400 副线圈匝数n2 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 9.69 通过分析实验数据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。 7、在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。 (1)实验还需下列器材中的 AD ； (2)实验中，可拆式变压器的原线圈接“0、4”接线柱，副线圈接“0、8”接线柱，当副线圈所接电表的示数为24.0 V，则原线圈所接电源电压挡位可能为 D 。 A．3.0 V B．6.0 V C．12.0 V D．15.0 V 8、物理研究课上，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　CDF　。 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流电，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，先用最大量程试测，大致确定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　AC　。 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 10、如图所示是“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”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 ) 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 11、某同学想用220 V交流作为小型收录机的电源。他先制作了一个交流变为直流的整流器，但是这个整流器需要用6V的交流电源，于是他又添置了一台220 V/6V的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗。 (1)他不知道如何接，也没有相应的说明书。你能帮他判断正确的接法是a、d端接 6V （选填“220 V”或“6V”）。 (2)这台220 V/6V的理想变压器接6V的线圈匝数是300匝，则接220V的线圈匝数是 11000 匝。 知识点3、理想变压器的基本关系 理想变压器有以下几个重要关系： 1、电动势关系：原、副线圈的匝数分别为、，因为每一匝线圈都具有相同的， 所以感应电动势，，两式相比得到。 2、电压关系 在不计两线圈的阻抗、忽略各种损耗的情况下，原线圈两端的电压，副线圈两端的电压， (1)只有一个副线圈时，＝。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 当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器。 当n2<n1时，U2<U1，变压器使电压降低，是降压变压器。 在输入电压一定时，原、副线圈取不同的匝数比，副线圈输出的电压会不一样，变压器由此得名 (2)有多个副线圈时，＝＝＝… 3、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。 4、电流关系 (1)只有一个副线圈时，由可知，U1I1＝U2I2 或。 (2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。 4、变压器工作时有哪些能量损失？ 在“变压器”一节中叙述道“变压器工作时，输入的功率一部分从副线圈输出，另一部分消耗在发热上，但是消耗的功率一般不超过百分之几．”消耗功率就是说明存在能量损耗，也就是我们常见的变压器并不是理想变压器，那么，变压器工作时到底有哪些能量损耗？ 4.1．铜损：两个线圈一般都用绝缘铜导线绕制而成，铜导线有一定的电阻．根据焦耳定律，当变压器工作，有电流流过铜线圈时，就有热量产生从而导致能量损耗． 4.2．铁损：变压器工作时，原线圈中有交变电流，铁芯中就会由于电磁感应而产生涡流，使铁芯大量发热而导致能量损耗． 4.3．磁损：变压器工作时，在原线圈的铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量绝大部分通过了副线圈，在副线圈中产生感应电动势，但也有很少的一部分磁通量没有通过副线圈，而是通过副线圈以外的空间． 5、变压器问题的易错点 5.1．变压器的电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立，而电流关系只适用于有一个副线圈的变压器，若为多个副线圈，电流关系要从功率关系(输入功率总等于输出功率)得出，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，根据＝＝＝…，知电流与匝数关系为：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…. 5.2．变压器的输入功率决定于输出功率，同理输入电流决定于输出电流，若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率为零． 5.3．变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率和交变电流的频率，输入功率总等于输出功率，副线圈中交变电流的频率总等于原线圈中交变电流的频率． 专题讲练3 3.1、理想变压器中的电流与电压关系 1、(多选)理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量有(　ABC　) A.交流的频率 B.交流的功率 C.磁通量的变化率 D.交流的峰值 2、如图所示，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(　C　) A.3 mA B.48 mA C.0 D.与R的阻值有关 3、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。电表均为理想电表，下列判断正确的是(　B　) 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0.8 A D.电流表A2的示数为0.4 A 4、如图(a)所示为理想变压器，负载电阻R＝55 Ω，、为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图(b)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(　C　) A.电流表的示数为3 A B.原、副线圈匝数比为1∶2 C.电压表的示数为电压的有效值 D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz 5、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为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(均可视为理想电表)的示数分别为( D ) A.120 V，0.10 A B.240 V，0.025 A C.120 V，0.05 A D.240 V，0.05 A 6、某理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶9，原线圈所接电源电压的变化规律如图所示，副线圈接有负载。下列判断正确的是(　D　) A.输出电压的最大值为36 V B.原、副线圈中电流之比为55∶9 C.该理想变压器的输入、输出功率之比为55∶9 D.原线圈两端电压有效值为220 V，频率为50 Hz 7、如图所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P，线圈P与电流表构成闭合回路，若在t1至t2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下(即为由c经电流表至d)，则可判断出线圈M两端的电势差Uab随时间t的变化情况可能是下图中的(　CD　)（多选） 8、(多选)如图所示，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＝220sin (100πt) V。要使保险丝不熔断，则(　BC　) 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 9、如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝Umcos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是(　D　) A．n1为1 100匝，Um为220 V B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s 10、变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。实验室有一台升压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则下列说法正确的是（　C　） A．原线圈的匝数多，原线圈的导线粗些 B．原线圈的匝数多，副线圈的导线粗些 C．副线圈的匝数多，原线圈的导线粗些 D．副线圈的匝数多，副线圈的导线粗些 11、一理想变压器原副线圈匝数比为，原线圈接入电压时，将副线圈拆去匝，输出电压为，则该变压器原线圈的匝数应为（ B ） A．495匝 B．1320匝 C．2640匝 D．990匝 12、一台理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1，若原线圈加上u＝1 414sin 100πt V的交流电，则用交流电压表测得副线圈两端的电压是(　A　) A．250 V　　B．353.5 V　　C．499.8 V　　D．200 V 13、理想变压器的原线圈接入表达式为i＝Imsin ωt的交变电流，一只灯泡和交流电流表串联后接在副线圈两端，读数为0.4 A，当t＝T时，原线圈的电流i＝30 mA，由此可知，此变压器的原副线圈匝数之比为(　B　) A．4∶30　　 B．40∶3　　 C．3∶40 　　 D．40 ∶3 14、如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为，额定功率为；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用和分别表示此时电压表和电流表的读数，则（ A ） A． B．， C．， D．， 15、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(　D　) A．降低2 V B．增加2 V C．降低200 V D．增加200 V 16、在如图所示的两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V；若分别在c、d与g、h的两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为(　B　) A.220 V，220 V B.220 V，110 V C.110 V，110 V D.220 V，0 3.2、理想变压器中的功率关系 1、如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，其他条件不变，则(　B　) 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、副线圈电流的比值不变 2、某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2 s，电压最大值为0.05 V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是(　B　) A．交流电的频率为10 Hz B．副线圈两端电压最大值为3 V C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 3、如图所示，一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，电阻R＝88 Ω，原线圈接入电压U1＝220 V的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则下列说法正确的是(　B　) A．通过原线圈和副线圈的交流电的频率之比为5∶1 B．电流表的示数为0.1 A C．电压表的示数为1 100 V D．电阻R的电功率为44 W 4、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，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的示数分别为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(　B　) A．R消耗的功率变为P B．电压表V的示数变为U C．电流表A的示数变为2I D．通过R的交变电流频率不变 5、(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端输入电压u1＝12·sin(100πt)V。下列说法正确的是(　AD　) 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 6、一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图1所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则(　D　) A．流过电阻的电流是20 A B．与电阻并联的电压表的示数是100 V C．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D．变压器的输入功率是1×103 W 7、如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波形．原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A，则(　BD　)（多选） A．与副线圈并联的电压表在t＝0.5×10－2 s时的示数为220 V B．副线圈所接用电器有1 min内消耗的电能为1.32×104 J C．1 s内通过副线圈所接用电器的电荷量为60 C D．副线圈中电流有效值为10 A 8、某同学设计了一个充电装置，如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V。理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1：60。下列说法正确的是（　B　） A．交流电的频率为10Hz B．副线圈两端电压最大值为3V C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 9、如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为4：1，电路中电阻R＝11Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈两端接入如图乙所示的正弦式交变电压。则下列说法中正确的是（　AD　）（多选） A．副线圈电压有效值为55V B．副线圈电压有效值为55V C．原线圈输入功率为450W D．原线圈输入功率为275W 10、如图所示，矩形线框ABCD共100匝，处于磁感应强度大小B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.2m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OC′以角速度ω＝50rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V 20W”灯泡，保险丝的熔断电流（有效值）为10A，下列说法正确的是（　D　） A．图示位置（磁场方向与线框平面垂直）穿过线框的磁通量为Wb B．线框中产生的感应电动势的有效值为100V C．为使灯泡正常发光，变压器原、副线圈的匝数之比为20：11 D．改变变压器负载，允许变压器输出的最大功率为1000W 11、在图中，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1.初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏(220 V,60 W)的电灯用电．求： (1)空载时次级线圈的端电压和输出功率． (2)接通时次级线圈的端电压． (3)每盏灯的实际功率． 答案　(1)220 V　0　(2)214.68 V　(3)57.1 W 12、如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的电压上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断． (1)熔丝的熔断电流是多少？ (2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？ 答案　(1)0.98 A　(2)180 W 1.3、变压器在现代科技中的应用 1、某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈由火线和零线并行绕成，当右侧线圈中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路，仅考虑在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有（ ABD ）（多选） A．家庭电路正常工作时，中磁通量为零 B．家庭电路中使用的电器增多时，中的磁通量不变 C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起 D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起。 2、无线充电是近年发展起来的新技术，无线充电技术与变压器相类似，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，如图甲所示，充电基座接上220V、50Hz家庭用交流电（电压变化如图乙所示），受电线圈接上一个理想二极管给手机电池充电。下列说法正确的是（　B　） A．乙图中的E0的大小为220V B．基座线圈和受电线圈通过互感实现能量传递 C．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失 D．受电线圈交变电压的频率与基座线圈不相同 3、手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比N1：N2＝5：1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电流后，受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视同为理想变压器，则下列说法正确的是（　C　） A．若充电器线圈中通以恒定电流，则手机线圈中将产生恒定电流B．流过送电线圈与受电线圈的电流之比为5：1 C．快速充电时，受电线圈cd两端的输出电压为42.5V D．若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流也一定均匀增加 4. 如图所示，手机无线充电是通过分别安装在充电基座上的送电线圈和手机上的受电线圈，利用电磁感应现象传递能量。当手机充电时（　C　） A. 送电线圈产生恒定磁场 B. 充电装置将电能转化为内能 C. 送电线圈中的电流是变化的 D. 基座与手机间无需导线连接，没有能量损失 5. 手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，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（原线圈）两端接上正弦式交变电压后，就会在邻近的受电线圈（副线圈）中产生感应电动势，最终实现为手机电池充电。则关于受电线圈（副线圈）中产生的感应电动势情况，下列说法正确的是（　D　） A. 受电线圈（副线圈）中的感应电动势恒定不变 B. 受电线圈（副线圈）中的感应电动势大小不变、极性不断变化 C. 受电线圈（副线圈）中的感应电动势极性不变、大小不断变化 D. 受电线圈（副线圈）中的感应电动势周期性变化 知识点4、几种常见的变压器 1．自耦变压器 图甲所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是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；如果把线圈的一部分作为原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。 调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，A、B之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以连续或较大范围内调节输出电压U2。 2．互感器 分类 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在高压电路中接在火线和零线间 串联在待测电路中接在火线上 副线圈的连接 连接电压表 连接电流表 互感器的作用 测高电压，将高电压变为低电压(降压变压器) 测大电流，将大电流变成小电流(升压变压器) 利用的关系式 ＝(n1>n2) I1n1＝I2n2(n1<n2) 专题讲练4 1、(多选)图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是(　CD　) A.线圈匝数n1<n2，n3<n4 B.线圈匝数n1>n2，n3>n4 C.甲图中的电表是电压表，输出端不可短路 D.乙图中的电表是电流表，输出端不可断路 2、电压互感器能将高电压变成低电压，电流互感器能将大电流变成小电流，用于测量或保护系统。如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，交流电压表的示数为200 V，交流电流表的示数为2 A，则(　C　) A．a是交流电压表，b是交流电流表 B．T2的原、副线圈匝数比为1 000∶1 C．高压线路输送的电流为200 A D．高压线路输送的电功率为2.2×104 kW 3、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、副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原、副线圈的匝数比为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(　B　) A.k1U，k2I B.k1U， C.，k2I D.， 4、(多选)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(　AD　) A.甲中的电表是电压表，输电电压为22 000 V B.甲是电流互感器，输电电流是100 A C.乙中的电表是电压表，输电电压为22 000 V D.乙是电流互感器，输电电流是100 A 5、电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器(　D　) A．是一种降压变压器 B．能测量直流电路的电流 C．原、副线圈电流的频率不同 D．副线圈的电流小于原线圈的电流 6、一自耦变压器如图所示，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(　C　) A．U2>U1，U2降低 B．U2>U1，U2升高 C．U2<U1，U2降低 D．U2<U1，U2升高 7、如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0＝220 V，n0＝2 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、500匝、1 100匝、2 200匝。电动机M的内阻r＝4 Ω，额定电压为U＝220 V，额定功率P＝110 W。下列判断正确的是(　A　) A.当选择挡位3时，电动机两端电压为110 V B.当挡位由3变换到2时，电动机消耗的功率增大 C.当选择挡位2时，电动机的热功率为1 W D.当选择挡位4时，电动机的输出功率为110 W 8、某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，其输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示。已知滑动触头P0在图示位置时，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，电阻R＝22 Ω。下列说法正确的是(　C　) A．通过R的交变电流的频率为100 Hz B．电流表A2的示数为2 A C．此时变压器的输入功率为22 W D．将P0沿逆时针方向转动一些，电流表A1的示数变小 9、普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如图所示。电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab；cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd。为了使交流电流表能正常工作，则(　B　) A.ab接MN、cd接PQ，Iab<Icd B.ab接MN、cd接PQ，Iab>Icd C.ab接PQ、cd接MN，Iab<Icd D.ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $普高物理新教材选修2第7章 电磁感应定律的应用 第5讲 变压器 （讲义）--学生版（定稿） 普高物理新教材选修2第7章 电磁感应定律的应用 第5讲 变压器 （讲义） 变压器在我们的生活中随处可见，大家常用的手机充电器实际上就是一个变压器。那么变压器的工作原理是什么样的呢？下面我们来研究这个的内容。 知识点1、变压器的原理 1．变压器的构造 如图，变压器是由 和绕在铁芯上的两个线圈组成的。一个线圈与交流电源连接，叫作 ，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫作 ，也叫次级线圈。 2．变压器的原理 现象是变压器工作的基础。 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 也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生 ，所以尽管两个线圈之间没有导线相连(彼此绝缘)，副线圈也能够 。 说明：变压器不改变交变电流的周期和频率。 3、原理图解 4．变压器中的能量转化 原线圈中电场的能量转变成 的能量，通过铁芯使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。 专题讲练1 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，只改变电压大小 D．当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出 2．关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是(　 　) A．通有正弦式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 3.(多选)下列关于理想变压器的说法正确的是(　 　) A.输入功率等于输出功率 B.输送的电能经变压器先转化为磁场能，再转化为电能 C.输送的电能经变压器先转化为电场能，再转化为电能 D.输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去 知识点2、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 1．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、副线圈的电压与匝数的关系。 2．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、导线若干。原理如图： 3．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，闭合开关，读出电压值，并记录在表格中。 (3)保持原、副线圈匝数不变，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，记录每次的副线圈匝数和对应的电压值。 4．实验结论：在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数比，即＝。 5．误差分析：由于存在能量损耗，所以副线圈测量电压值应小于理论变压值。 6．注意事项：(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先 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 ，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 挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。 7．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。 (1)原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”。 (2)原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”。 (3)闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”。 专题讲练2 1、为完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，必须选用的是 。 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) 用匝数na＝60和nb＝120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”)。 2、(多选)如图所示，在用可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时，下列说法正确的是( ) 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，可用直流电压表 C.原线圈按0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，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 3、在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)原线圈中接入的电源是 ； A.接入电压为220 V交流电源 B.接入学生电源12 V以下直流输出端 C.接入学生电源12 V以下交流输出端 (2)对于实验过程，下列说法正确的是 。 A.为便于探究，应该采用控制变量法 B.因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 C.使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量 4、(1)某同学在做“探究变压器线圈两端电压与匝数的关系”实验时，用学生电源提供给图甲所示变压器原线圈的电压为5 V，用演示电表交流50 V 挡测量副线圈电压时示数如图乙所示，则变压器的原、副线圈匝数之比可能是 。 A.5∶8 B.5∶16 C.1∶14 D.1∶8 (2)街头见到的变压器是降压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈， (选填“原线圈”或“副线圈”)应该使用较粗的导线。 5、某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验。 (1)下列实验器材必须要用的有 (选填字母代号)。 A.干电池组 B.学生电源 C.多用电表 D.直流电压表 E.滑动电阻器 F.条形磁体 G.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) (2)该同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析可以得到的实验结论是： 。 实验次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V 1 1 600 400 12.1 2.90 2 800 400 10.2 4.95 3 400 200 11.9 5.92 6、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 (2)某实验小组通过实验，记录的数据如下表： 原线圈匝数n1 100 200 400 400 副线圈匝数n2 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 9.69 通过分析实验数据可得出的实验结论是 。 7、在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。 (1)实验还需下列器材中的 ； (2)实验中，可拆式变压器的原线圈接“0、4”接线柱，副线圈接“0、8”接线柱，当副线圈所接电表的示数为24.0 V，则原线圈所接电源电压挡位可能为 。 A．3.0 V B．6.0 V C．12.0 V D．15.0 V 8、物理研究课上，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流电，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，先用最大量程试测，大致确定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 10、如图所示是“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”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 11、某同学想用220 V交流作为小型收录机的电源。他先制作了一个交流变为直流的整流器，但是这个整流器需要用6V的交流电源，于是他又添置了一台220 V/6V的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗。 (1)他不知道如何接，也没有相应的说明书。你能帮他判断正确的接法是a、d端接 （选填“220 V”或“6V”）。 (2)这台220 V/6V的理想变压器接6V的线圈匝数是300匝，则接220V的线圈匝数是 匝。 知识点3、理想变压器的基本关系 理想变压器有以下几个重要关系： 1、电动势关系：原、副线圈的匝数分别为、，因为每一匝线圈都具有相同的， 所以感应电动势，，两式相比得到。 2、电压关系 在不计两线圈的阻抗、忽略各种损耗的情况下，原线圈两端的电压，副线圈两端的电压， (1)只有一个副线圈时，＝。理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的 当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压升高，是升压变压器。 当n2<n1时，U2<U1，变压器使电压降低，是降压变压器。 在输入电压一定时，原、副线圈取不同的匝数比，副线圈输出的电压会不一样，变压器由此得名 (2)有多个副线圈时，＝＝＝… 3、功率关系 从能量守恒看，理想变压器的输入功率 输出功率，即P入＝P出。 4、电流关系 (1)只有一个副线圈时，由可知，U1I1＝U2I2 或。 (2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…。 4、变压器工作时有哪些能量损失？ 在“变压器”一节中叙述道“变压器工作时，输入的功率一部分从副线圈输出，另一部分消耗在发热上，但是消耗的功率一般不超过百分之几．”消耗功率就是说明存在能量损耗，也就是我们常见的变压器并不是理想变压器，那么，变压器工作时到底有哪些能量损耗？ 4.1．铜损：两个线圈一般都用绝缘铜导线绕制而成，铜导线有一定的电阻．根据焦耳定律，当变压器工作，有电流流过铜线圈时，就有热量产生从而导致能量损耗． 4.2．铁损：变压器工作时，原线圈中有交变电流，铁芯中就会由于电磁感应而产生涡流，使铁芯大量发热而导致能量损耗． 4.3．磁损：变压器工作时，在原线圈的铁芯中产生交变的磁通量，这个交变的磁通量绝大部分通过了副线圈，在副线圈中产生感应电动势，但也有很少的一部分磁通量没有通过副线圈，而是通过副线圈以外的空间． 5、变压器问题的易错点 5.1．变压器的电压关系对有一个或几个副线圈的变压器都成立，而电流关系只适用于有一个副线圈的变压器，若为多个副线圈，电流关系要从功率关系(输入功率总等于输出功率)得出，即U1I1＝U2I2＋U3I3＋…，根据＝＝＝…，知电流与匝数关系为：n1I1＝n2I2＋n3I3＋…. 5.2．变压器的输入功率决定于输出功率，同理输入电流决定于输出电流，若副线圈空载，输出电流为零，输出功率为零，则输入电流为零，输入功率为零． 5.3．变压器能改变交变电压、交变电流，但不改变功率和交变电流的频率，输入功率总等于输出功率，副线圈中交变电流的频率总等于原线圈中交变电流的频率． 专题讲练3 3.1、理想变压器中的电流与电压关系 1、(多选)理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量有(　 　) A.交流的频率 B.交流的功率 C.磁通量的变化率 D.交流的峰值 2、如图所示，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 3、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。电表均为理想电表，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0.8 A D.电流表A2的示数为0.4 A 4、如图(a)所示为理想变压器，负载电阻R＝55 Ω，、为理想电流表和电压表。若原线圈接入如图(b)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.电流表的示数为3 A B.原、副线圈匝数比为1∶2 C.电压表的示数为电压的有效值 D.原线圈中交变电压的频率为100 Hz 5、如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为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(均可视为理想电表)的示数分别为( ) A.120 V，0.10 A B.240 V，0.025 A C.120 V，0.05 A D.240 V，0.05 A 6、某理想变压器原、副线圈匝数之比为55∶9，原线圈所接电源电压的变化规律如图所示，副线圈接有负载。下列判断正确的是(　 　) A.输出电压的最大值为36 V B.原、副线圈中电流之比为55∶9 C.该理想变压器的输入、输出功率之比为55∶9 D.原线圈两端电压有效值为220 V，频率为50 Hz 7、如图所示，在闭合铁芯上绕着两个线圈M和P，线圈P与电流表构成闭合回路，若在t1至t2这段时间内，观察到通过电流表的电流方向自上向下(即为由c经电流表至d)，则可判断出线圈M两端的电势差Uab随时间t的变化情况可能是下图中的(　 　)（多选） 8、(多选)如图所示，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＝220sin (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 9、如图所示的变压器，输入电压为220 V，可输出12 V、18 V、30 V电压，匝数为n1的原线圈中电压随时间变化为u＝Umcos (100πt)。单匝线圈绕过铁芯连接交流电压表，电压表的示数为0.1 V。将阻值为12 Ω的电阻R接在BC两端时，功率为12 W。下列说法正确的是(　 　) A．n1为1 100匝，Um为220 V B．BC间线圈匝数为120匝，流过R的电流为1.4 A C．若将R接在AB两端，R两端的电压为18 V，频率为100 Hz D．若将R接在AC两端，流过R的电流为2.5 A，周期为0.02 s 10、变压器线圈中的电流越大，所用的导线应当越粗。实验室有一台升压变压器，假设它只有一个原线圈和一个副线圈，则下列说法正确的是（　 　） A．原线圈的匝数多，原线圈的导线粗些 B．原线圈的匝数多，副线圈的导线粗些 C．副线圈的匝数多，原线圈的导线粗些 D．副线圈的匝数多，副线圈的导线粗些 11、一理想变压器原副线圈匝数比为，原线圈接入电压时，将副线圈拆去匝，输出电压为，则该变压器原线圈的匝数应为（ ） A．495匝 B．1320匝 C．2640匝 D．990匝 12、一台理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1，若原线圈加上u＝1 414sin 100πt V的交流电，则用交流电压表测得副线圈两端的电压是(　 ) A．250 V　　B．353.5 V　　C．499.8 V　　D．200 V 13、理想变压器的原线圈接入表达式为i＝Imsin ωt的交变电流，一只灯泡和交流电流表串联后接在副线圈两端，读数为0.4 A，当t＝T时，原线圈的电流i＝30 mA，由此可知，此变压器的原副线圈匝数之比为(　 　) A．4∶30　　 B．40∶3　　 C．3∶40 　　 D．40 ∶3 14、如图，一理想变压器原副线圈的匝数比为；副线圈电路中接有灯泡，灯泡的额定电压为，额定功率为；原线圈电路中接有电压表和电流表。现闭合开关，灯泡正常发光。若用和分别表示此时电压表和电流表的读数，则（ ） A． B．， C．， D．， 15、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 16、在如图所示的两电路中，当a、b两端与e、f两端分别加上220 V的交流电压时，测得c、d间与g、h间的电压均为110 V；若分别在c、d与g、h的两端加上110 V的交流电压，则a、b间与e、f间的电压分别为(　 　) A.220 V，220 V B.220 V，110 V C.110 V，110 V D.220 V，0 3.2、理想变压器中的功率关系 1、如图所示，接在家庭电路上的理想降压变压器给小灯泡L供电，如果将原、副线圈减少相同匝数，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、副线圈电流的比值不变 2、某同学设计了一个充电装置，如图所示，假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2 s，电压最大值为0.05 V，理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60，下列说法正确的是(　 　) A．交流电的频率为10 Hz B．副线圈两端电压最大值为3 V C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 3、如图所示，一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，电阻R＝88 Ω，原线圈接入电压U1＝220 V的交流电源，电压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则下列说法正确的是(　 　) A．通过原线圈和副线圈的交流电的频率之比为5∶1 B．电流表的示数为0.1 A C．电压表的示数为1 100 V D．电阻R的电功率为44 W 4、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，电路如图所示，理想交流电流表A、理想交流电压表V的示数分别为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(　 　) A．R消耗的功率变为P B．电压表V的示数变为U C．电流表A的示数变为2I D．通过R的交变电流频率不变 5、(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端输入电压u1＝12·sin(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 6、一理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2＝11∶5.原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u如图1所示．副线圈仅接入一个10 Ω的电阻．则(　 　) A．流过电阻的电流是20 A B．与电阻并联的电压表的示数是100 V C．经过1分钟电阻发出的热量是6×103 J D．变压器的输入功率是1×103 W 7、如图所示为理想变压器原线圈所接正弦交变电压的波形．原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，串联在原线圈电路中电流表的示数为1 A，则(　 　)（多选） A．与副线圈并联的电压表在t＝0.5×10－2 s时的示数为220 V B．副线圈所接用电器有1 min内消耗的电能为1.32×104 J C．1 s内通过副线圈所接用电器的电荷量为60 C D．副线圈中电流有效值为10 A 8、某同学设计了一个充电装置，如图所示。假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V。理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1：60。下列说法正确的是（　 　） A．交流电的频率为10Hz B．副线圈两端电压最大值为3V C．变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关 D．充电电路的输入功率大于变压器的输入功率 9、如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为4：1，电路中电阻R＝11Ω，其余电阻均不计，从某时刻开始在原线圈两端接入如图乙所示的正弦式交变电压。则下列说法中正确的是（　 　）（多选） A．副线圈电压有效值为55V B．副线圈电压有效值为55V C．原线圈输入功率为450W D．原线圈输入功率为275W 10、如图所示，矩形线框ABCD共100匝，处于磁感应强度大小B＝ T的水平匀强磁场中，线框面积S＝0.2m2，线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OC′以角速度ω＝50rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V 20W”灯泡，保险丝的熔断电流（有效值）为10A，下列说法正确的是（　 　） A．图示位置（磁场方向与线框平面垂直）穿过线框的磁通量为Wb B．线框中产生的感应电动势的有效值为100V C．为使灯泡正常发光，变压器原、副线圈的匝数之比为20：11 D．改变变压器负载，允许变压器输出的最大功率为1000W 11、在图中，降压变压器的变压系数是3，即初级线圈匝数与次级线圈的匝数之比是3∶1.初级线圈的输入电压是660 V，次级线圈的电阻为0.2 Ω，这台变压器供给100盏(220 V,60 W)的电灯用电．求： (1)空载时次级线圈的端电压和输出功率． (2)接通时次级线圈的端电压． (3)每盏灯的实际功率． 12、如图所示，一个变压器(可视为理想变压器)的原线圈接在220 V的电压上，向额定电压为1.80×104 V的霓虹灯供电，使它正常发光．为了安全，需在原线圈回路中接入熔断器，使副线圈电路中电流超过12 mA时，熔丝就熔断． (1)熔丝的熔断电流是多少？ (2)当副线圈电路中电流为10mA时，变压器的输入功率是多大？ 1.3、变压器在现代科技中的应用 1、某同学设计的家庭电路保护装置如图所示，铁芯左侧线圈由火线和零线并行绕成，当右侧线圈中产生电流时，电流经放大器放大后，使电磁铁吸起铁质开关K，从而切断家庭电路，仅考虑在铁芯中产生的磁场，下列说法正确的有（ ）（多选） A．家庭电路正常工作时，中磁通量为零 B．家庭电路中使用的电器增多时，中的磁通量不变 C．家庭电路发生短路时，开关K将被电磁铁吸起 D．地面上的人接触火线发生触电时，开关K将被电磁铁吸起。 2、无线充电是近年发展起来的新技术，无线充电技术与变压器相类似，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，如图甲所示，充电基座接上220V、50Hz家庭用交流电（电压变化如图乙所示），受电线圈接上一个理想二极管给手机电池充电。下列说法正确的是（　 　） A．乙图中的E0的大小为220V B．基座线圈和受电线圈通过互感实现能量传递 C．手机和基座无需导线连接，这样传递能量没有损失 D．受电线圈交变电压的频率与基座线圈不相同 3、手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比N1：N2＝5：1，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电流后，受电线圈中产生交变电流实现给手机快速充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视同为理想变压器，则下列说法正确的是（　 　） A．若充电器线圈中通以恒定电流，则手机线圈中将产生恒定电流B．流过送电线圈与受电线圈的电流之比为5：1 C．快速充电时，受电线圈cd两端的输出电压为42.5V D．若送电线圈中电流均匀增加，则受电线圈中电流也一定均匀增加 4. 如图所示，手机无线充电是通过分别安装在充电基座上的送电线圈和手机上的受电线圈，利用电磁感应现象传递能量。当手机充电时（　 　） A. 送电线圈产生恒定磁场 B. 充电装置将电能转化为内能 C. 送电线圈中的电流是变化的 D. 基座与手机间无需导线连接，没有能量损失 5. 手机无线充电是比较新颖的充电方式。如图所示电磁感应式无线充电的原理与变压器类似，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（原线圈）两端接上正弦式交变电压后，就会在邻近的受电线圈（副线圈）中产生感应电动势，最终实现为手机电池充电。则关于受电线圈（副线圈）中产生的感应电动势情况，下列说法正确的是（　 　） A. 受电线圈（副线圈）中的感应电动势恒定不变 B. 受电线圈（副线圈）中的感应电动势大小不变、极性不断变化 C. 受电线圈（副线圈）中的感应电动势极性不变、大小不断变化 D. 受电线圈（副线圈）中的感应电动势周期性变化 知识点4、几种常见的变压器 1．自耦变压器 图甲所示是自耦变压器的示意图。这种变压器的特点是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；如果把线圈的一部分作为原线圈，整个线圈作副线圈，就可以升高电压。 调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图乙所示。线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，A、B之间加上输入电压U1，移动滑动触头P的位置就可以连续或较大范围内调节输出电压U2。 2．互感器 分类 电压互感器 电流互感器 原理图 原线圈的连接 并联在高压电路中接在火线和零线间 串联在待测电路中接在火线上 副线圈的连接 连接电压表 连接电流表 互感器的作用 测高电压，将高电压变为低电压(降压变压器) 测大电流，将大电流变成小电流(升压变压器) 利用的关系式 ＝(n1>n2) I1n1＝I2n2(n1<n2) 专题讲练4 1、(多选)图甲、乙是配电房中的互感器和电表的接线图，下列说法中正确的是(　 　) A.线圈匝数n1<n2，n3<n4 B.线圈匝数n1>n2，n3>n4 C.甲图中的电表是电压表，输出端不可短路 D.乙图中的电表是电流表，输出端不可断路 2、电压互感器能将高电压变成低电压，电流互感器能将大电流变成小电流，用于测量或保护系统。如图所示，T1、T2是监测交流高压输电参数的互感器，a、b是交流电压表或交流电流表，若高压输电线间电压为220 kV，T1的原、副线圈匝数比为1∶100，交流电压表的示数为200 V，交流电流表的示数为2 A，则(　 　) A．a是交流电压表，b是交流电流表 B．T2的原、副线圈匝数比为1 000∶1 C．高压线路输送的电流为200 A D．高压线路输送的电功率为2.2×104 kW 3、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、副线圈的匝数比为k1，电压表读数为U，乙图中变压器原、副线圈的匝数比为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.， 4、(多选)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( 　) A.甲中的电表是电压表，输电电压为22 000 V B.甲是电流互感器，输电电流是100 A C.乙中的电表是电压表，输电电压为22 000 V D.乙是电流互感器，输电电流是100 A 5、电流互感器是一种测量电路中电流的变压器，工作原理如图所示。其原线圈匝数较少，串联在电路中，副线圈匝数较多，两端接在电流表上。则电流互感器(　 　) A．是一种降压变压器 B．能测量直流电路的电流 C．原、副线圈电流的频率不同 D．副线圈的电流小于原线圈的电流 6、一自耦变压器如图所示，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．U2<U1，U2降低 D．U2<U1，U2升高 7、如图所示为物理实验室某风扇的风速挡位变换器电路图，它是一个可调压的理想变压器，其中接入交流电的电压有效值U0＝220 V，n0＝2 200匝，挡位1、2、3、4对应的线圈匝数分别为220匝、500匝、1 100匝、2 200匝。电动机M的内阻r＝4 Ω，额定电压为U＝220 V，额定功率P＝110 W。下列判断正确的是(　 　) A.当选择挡位3时，电动机两端电压为110 V B.当挡位由3变换到2时，电动机消耗的功率增大 C.当选择挡位2时，电动机的热功率为1 W D.当选择挡位4时，电动机的输出功率为110 W 8、某理想自耦变压器接入电路中的示意图如图甲所示，其输入电压u随时间t变化的图像如图乙所示。已知滑动触头P0在图示位置时，原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，电阻R＝22 Ω。下列说法正确的是(　 　) A．通过R的交变电流的频率为100 Hz B．电流表A2的示数为2 A C．此时变压器的输入功率为22 W D．将P0沿逆时针方向转动一些，电流表A1的示数变小 9、普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流，通常要通过电流互感器来连接，如图所示。电流互感器ab一侧线圈的匝数较少，工作时电流为Iab；cd一侧线圈的匝数较多，工作时电流为Icd。为了使交流电流表能正常工作，则(　 　) A.ab接MN、cd接PQ，Iab<Icd B.ab接MN、cd接PQ，Iab>Icd C.ab接PQ、cd接MN，Iab<Icd D.ab接PQ、cd接MN，Iab>Icd 1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功初三物理暑假课程 学科网（北京）股份有限公司 $