探究变压器两端的电压与匝数的关系

1、实验原理(1)法拉第电磁感应定律当穿过回路的磁通量发生变化时，回路中的感应电动势e感的大小和穿过回路的磁通量 的变化率成正比，即，这就是法拉第电磁感应定律。心说明：磁通量增加时，0/t0，e感为负，即感应电流产生的磁场和原磁场方向相反;当磁通量减少时， 0/ 0，e感为正，即感应电流产生的磁场和原磁场方向相同。中学阶段，物理量的大小和方向常常是分开讨论的。e 感=0/出仅反映了它的大小，其方向由楞次定律或右手定则来确定。心感应电动势和磁通量的变化率成正比，不是和磁通量的多少成正比。例如，有一个线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈平面转到和磁场垂直时，即线圈内磁通量达到最大， 它的变化率却为零，这时

2、感应电动势为零；而当线圈转到和磁场平行时，即穿过线圈的磁通 量为零，磁通量的变化率却达到最大，这时产生的感应电动势达到最大。(2)变压器原理变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。如下图所示：一个线圈与交流电源 连接，叫做原线圈，也叫初级线圈；另一个线圈与负载连接，叫做副线圈，也叫次级线圈。电磁感应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 不断地变化，铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生变化的磁通量，所以 尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出感应电压。原、副线圈匝数不同，副线圈输出的电压与原线圈中的电压也不同，根据法拉第电

3、 磁感应定律可知，原、副线圈中的电压比与匝数比的关系为。实验结论： 在表3 1中变压器起作用，因此它是一个 变压器。电压与匝数的关系是 在表3 2中变压器起作用，因此它是一个 变压器，电压与匝数的关系是实验拓展：实验中所得数据并不完全符合，原因是什么？要使电压通过变压器后降低，副线圈的匝数应该比原线圈的匝数多些还是少些？要使电 压升高呢？探究自自耦变压器电压与匝数的关系：实验器材：铁芯上只绕有一个线圈的变压器叫自耦变压器，原、副线圈都只取该线圈的 某部分.一升压式自耦调压变压器的电路如图所示实验步骤：调节副线圈匝数.已知变压器线圈总匝数为1 900匝，原线圈为1100匝，接在有效值 为220

4、V的交流电源上.当变压器输出电压调至最大时，负载R上的功率为2.0 kW.设 此时原线圈中电流的有效值为I，负载两端电压的有效值为U2,且变压器是理想的，则 U2和I1分别为和实验解析 由理想变压器原、副线圈中电压、电流及功率关系可得：号十UI U2 n2 11二P2.所以，当变压器输出电压调至最大时，副线圈的匝数也最大为 =1 900匝，负载R上的功率也最大为 2.0 kW，则 U =矣 U=1900 X220 V = 380 V I= P =当；：03 A9.1 A ,2 i 1 1 1001 U220实验结论：自耦变压器原副线圈电压、电流间仍然满足5二马，）二乌% 电2 1考题回放（20

5、15 江苏高考）一电器中的变压器可视为理想变压器，它将220 V交变电流改变为110 V。 已知变压器原线圈匝数为800,则副线圈匝数为（）200B.400C.1 600D.3 2001 1【解析】选B。据变压器的变压规律U2 = n2,可求副线圈匝数为400,所以B项正确。A.U=66V,k= 9C.U=66V,k= 3（2015 全国卷I）一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3：1,在原、副线圈的回路中分 别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图所示。设副线 圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则（）U=22V,k=9D.U=

6、22V,k= 3【解析】选A。由于变压器的匝数比为3 : 1,可得原、副线圈的电流比为1： 3,根据P=I2R1 U n_ 1 1-可知原、副线圈中电阻R的功率之比k= 9，由U2n2，其中U2=U，则U1=3U，结合原、副线UU圈的电流比为1： 3,可得原线圈中电阻R上的电压为3，所以有3U+ 3 =220V，得U=66V，故 选项A正确。(2015 安徽高考)图示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电 源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一位置观 察到电流表A1的示数增大了 0.2A，电流表A2的示数增大了 0.8A,则下列说法正确的是 ()电压表V1示数增大电压表V2、V3示数均增大该变压器起升压作用变阻器滑片是沿c-d的方向滑动【解题指南】解答本题时应从以下两点进行分析：U2 U(1)理想变压器的输出电压由输入电压及匝数比决定，即2 ni L与负载的变化无关。n I M 1 2 2-(2)变压器的匝数比也可应用n2I1A计算。【解析】选D。电压表V1测电源两端电压的有效值，也是变压器的输入电压的有效值，所以U 2 L UV1的示数不变,A错误;V2测变压器的输出电压，由2 ni 1可