第3章第3节　科学探究：变压器—2020-2021学年新教材鲁科版（2019）高中物理选择性必修第二册讲义

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第3节　科学探究：变压器

学习目标：1.[物理观念]知道变压器的构造及几种常见的变压器。　2.[科学思维]

理解变压器的工作原理及工作规律。　3.[科学探究]通过实验探究变压器的原、副线圈

中电压与匝数的关系。　4.[科学思维]应用变压器电压与匝数的关系求解具体问题。

阅读本节教材，回答第 63 页“问题”并梳理必要知识点。

教材 P63 问题提示：变压器是一种升高或降低电压的装置，因此可以利用变压器改

变电压。

一、变压器的工作原理

1．变压器的构造

(1)变压器：能升高或降低交变电流电压的装置称为变压器。

(2)构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈组成，符号如图所示。

① 原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈，符号用 n1。

② 副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈，符号用 n2。

③ 输入电压：原线圈两端的电压，用符号 U1

表示。

④ 输出电压：副线圈两端的电压，用符号 U2

表示。

2．原理

(1)如图所示，当原线圈两端加上交变电压时，就有交变电流通过原线圈，并在铁

芯中产生交变的磁场，铁芯中的磁通量发生变化，这个变化的磁通量在副线圈两端产

生感应电动势。

(2)如果变压器在传输电能的过程中损失的能量很小，可以忽略不计，这种变压器

就叫作理想变压器。

二、探究变压器电压与线圈匝数的关系

1．实验目的：探究变压器电压与线圈匝数的定量关系。

2．实验器材：可拆变压器、低压交流电源、交流电压表、带夹的导线。

3．实验步骤

(1)要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测电压的大致

范围，则应选择交流电压表的最大量程进行测量。

(2)把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯。

(3)用交流电压表测量输入、输出电压。

(4)改变输入端电压，重新测量输入、输出端电压，记录在设计好的表格内。

1 2 3 4 5 6

(5)改变线圈匝数，重新测量输入、输出端电压，记录在上面设计好的表格内。

4．注意事项

(1)在改变低压交流电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。

(2)为了人身安全，低压交流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。

(3)为了多用电表的安全，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。

三、理想变压器的电压与线圈匝数的关系

1．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＝。

2．两类变压器：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。

1．思考判断(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)实际生活中，不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器。 (√)

(3)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。 (×)

(4)理想变压器是客观存在的。 (×)

(5)＝适用于任何理想变压器。 (√)

2．(多选)关于理想变压器，下面各说法中正确的是(　　)

A．它的输出功率等于它的输入功率

B．它的输出功率可以大于它的输入功率

C．原副线圈两端的电压与它们的匝数成正比

D．原副线圈的电流与它们的匝数成正比

AC　[输入功率的大小是由输出功率的大小决定，并且大小相等，故 A正确，B错

误；输出电压是由输入电压和匝数比决定的，电压与匝数成正比，故 C正确；原副线

圈的电流与它们的匝数成反比，故 D错误。]

3.一输入电压为 220 V，输出电压为 36 V 的变压器副线圈烧坏了，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，

如图所示，然后将原来线圈接到 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　[对新绕线圈的理想变压器，根据变压比公式得 n1＝＝＝1 100，同理变压器烧

坏前 n2＝＝＝180，故 B正确。]

理想变压器的特点及原理

在课外，某同学在进行低压交流变压器实验的准备工作时，发现缺少电源，于是

就用一种摩托车的蓄电池代替，按图所示进行实验。闭合电键后，灯泡是否发光？解

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