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13.4 探究变压器原副线圈电压与匝数的关系
题组1：基础实验........................................................................................................................................................... 1
题组2：拓展实验........................................................................................................................................................... 7
13.4 探究变压器原副线圈电压与匝数的关系
题组1：基础实验
1.在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示，标出的数值为线圈匝数。
(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是 。
A.整块硅钢铁芯
B.整块不锈钢铁芯C.绝缘的铜片叠成D.绝缘的硅钢片叠成
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数 。(选填“多”或“少”)
(3)实验中将电源接在左线圈的“0”和“800”两个匝数的接线柱之间，用电表测得右线圈的“0”和“400”两个接
线柱之间的电压为3.0V ，则左线圈的输入电压可能为 。
A.1.5V
B.6.0V
C.9.0V
【答案】D
少
C
【解析】【解答】(1)为了防止涡流烧坏变压器，变压器的铁芯是由彼此绝缘的硅钢片叠成，故D 正确、
ABC 错误。
故选：D。
(2)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据I 1
I 2
= n2
n1
可知，匝数少的电流大，则导线越粗，导线粗的线
圈匝数少；
(3)若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数的关系为：U 1
U 2
= n1
n2
若变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱，副线圈接“0”和“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为2：1，
副线圈的电压为3V ，则原线圈的电压为：U 1=2×3V =6V
考虑到不是理想变压器，有漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压大于6V ，可能为9V ，故C 正确、AB
错误。
故选：C。
1
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故答案为：(1)D；(2)少；(3)C。
2.某同学探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
(1)正确组装可拆变压器后，如图(a)所示，接入学生电源，选择合适的挡位，应使用多用电表的 挡
测量(选填“直流电压”或“交流电压”)；
(2)保持原线圈输入的电压一定，改变原、副线圈的匝数，测量副线圈上的电压，数据如下表所示。
组别
原线圈匝数n1
副线圈匝数n2
原线圈电压U 1(V )
副线圈电压U 2(V )
U 1/U 2
1
300
60
6.2
0.9
6.89
2
300
120
6.2
2.1
2.95
3
300
180
6.2
3.3
1.88
4
600
180
6.2
1.5
4.13
分析第1、2、3组数据，大致可得出结论：原线圈电压和匝数不变时， ；分析第3、4组数据，大致
可得出结论：原线圈电压和副线圈匝数不变时，原线圈匝数越少，副线圈电压越高；
(3)进一步分析实验数据，发现副线圈电压总比理论值小，其原因可能是 ；
(4)该同学找到了一只标有“220V /9V ”的变压器，其上有a、b、c、d四个引出线头，且a、b引线比c、
d引
线粗，如图(b)所示。使用时，应该把引线 接交流“220V ”(选填“a、b”或“c、d”)。
【答案】交流电压
副线圈匝数越多，副线圈电压越高
变压器不是理想变压器，有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗
c、d
【解析】(1)测量交流电压，应使用多用电表的交流电压挡；
(2)原线圈电压和匝数不变时，副线圈匝数越多，副线圈电压越高；
(3)副线圈电压总比理论值小，原因是变压器不是理想变压器，有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗；
(4)a、b端导线较粗，能承受大电流，应连接副线圈。故c、d接交流220V 。
3.某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验。
2
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(1)该实验中变压器原线圈接线柱接入学生电源应该选择哪种接法 (填“A”或“B”)；
(2)实验开始前，小艺同学没有使用铁芯组装变压器，而是直接将一个线圈接入电源，另外一个线圈接电
压表，保持电源输入电压、两个线圈接入的匝数不变，逐渐将两个线圈相互靠近的过程中，观察到电压表
的读数 (选填“变大”、“变小”、“不变”)；
(3)在正确组装变压器后，甲乙丙三位同学分别利用控制变量法探究副线圈的电压U 2与原线圈电压U 1，原
线圈的匝数n1，副线圈的匝数n2的关系，将实验数据绘制成甲、乙、丙三幅图像，哪个同学的实验结果有
误 (选填“甲”、“乙”或“丙”)
(4)小琳同学在某次实验中选择厂家标注匝数nA =200匝的线圈A作为原线圈，厂家标注匝数nB=100匝的
线圈B作为副线圈，分别接入不同输入电压U 1，测得对应的输出电压U 2得到实验数据如表所示；分析下列
可能的原因，你认为正确的有 。
实验次数nA /
匝
nB/
匝
U 1/VU 2/V
1
200
100
8.2
4.0
2
200
100
6.1
2.9
3
200
100
4.0
1.9
A.原、副线圈的电压的频率不相等
B.变压器线圈中有电流通过时会发热
C.铁芯在交变磁场的作用下会发热
D.穿过副线圈的磁通量大于原圈的磁通量
3
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【答案】B
变大
乙
BC
【解答】(1)由图可知，A为直流接法，B为交流接法，而要探究变压器的原理则必须使用交变电压，只有
变化的电流才能产生变化的磁场。
故选B。
(2)将线圈直接接入交变电源，则线圈中就会产生周期性变化的磁场，而将另一接了电压表的线圈逐渐靠
近接入电源中的线圈时，接了电压表的线圈中的磁通量就会发生变化，根据法拉第电磁感应定律
E =n ΔΦ
Δt =nS ΔB
Δt 可知，越靠近通电线圈，接了电压表的线圈所处的磁场就越强，产生的感应电动势就越
大，因此可知电压表的读数将变大。
(3)根据变压器原副线圈匝数与电压的关系U 1
U 2
= n1
n2
，可得U 2= U 1n2
n1
，则可知，在原副线圈匝数比一定的
情况下，副线圈中的电压与原线圈中的电压成正比，图像为过原点的倾斜直线；而当原线圈的匝数以及原
线圈中的电压一定时，副线圈中的电压与负线圈的匝数成正比，图像为过原点的一条倾斜直线；若原线圈
中的电压与副线圈的匝数一定时，副线圈中的电压与原线圈的匝数成反比，即副线圈中的电压与原线圈匝
数倒数的图像为一条过原点的倾斜直线，因此实验结果有误的为乙。
故选乙。
(4)由表中数据可知，原副线圈的匝数比小于原副线圈中的电压之比，即有电能的损失。
A.变压器不会改变电压的频率，故A 错误；
B.根据电流的热效应可知，当有电流通过线圈时，线圈会发热，从而造成电能的损失，俗称铜损，故B 正
确；
C.铁芯在交变磁场中会产生涡流，而根据电流的热效应可知铁芯会发热，从而造成电能的损失，俗称铁损，
故C 正确；
D.因为铁芯对磁场的约束不严密，因此，穿过副线圈的磁通量一定小于原线圈的磁通量，即磁通量有损失，
俗称磁损，故D 错误。
故选BC。
4.某实验小组的同学为了“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”，从实验室选择了可拆变压器(铁芯、
两个已知匝数的线圈)，组装前变压器如图1所示，组装后如图2所示，图2中所示数字乘100表示对应的线
圈匝数。
(1)下列说法正确的是 。
A.实验时，应用直流电源
B.在测量副线圈的输出电压时，多用电表应选“直流电压挡”
4
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C.在测量电压时，多用电表应从小量程测试，再用合适挡位测量
D.为了安全，在实验时不能用手接触裸露的导线和接线柱
(2)该实验小组将匝数为n1的原线圈两端与电源相连，控制原线圈两端电压为U 1，改变副线圈匝数n2，测
量副线圈两端电压U 2。数据处理时该小组绘制了n2−U 2图像，如图3所示，该图线斜率为k。若实验小组
操作正确，则U 1、n1、k应满足的关系为 。
【答案】D
n1
U 1
【解析】(1) A .本实验使用的是交流电，故A 错误；
B.测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B 错误；
C.使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量，故C 错误；
D.无论电压高低，通电情况下都不能用手接触裸露的导线、接线柱，故D 正确。
故选D。
(2)根据变压器原理可知 U 1
U 2
= n1
n2
变形可得 n2= n1
U 1
U 2
由图像可知 k = n1
U 1
。
5.根据变压器工作原理，完成以下问题：
(1)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，则导线较粗的线圈为 (
选填“原”或“副”)线圈。
(2)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲所示。实验过程中，变压器的
原、副线圈选择不同的匝数，利用多用电表10V 交流电压挡测量相应电压，记录如下，从实验数据分析可
知，原、副线圈的电压之比并不等于匝数之比，造成这种结果的可能原因是 。
n1/匝200 400 400 800
n2/匝100 100 200 400
U 1/V4.0 8.2 6.1 9.6
U 2/V1.9 2.0 2.9 4.6
5
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(3)利用等效法可以简化处理含有理想变压器的问题。如图乙所示的电路，可以把虚线框内理想变压器和
副线圈的电阻共同等效为一个电阻R'，如图丙所示，且等效电阻R'的功率与原电阻R的功率相同。若理想
变压器原、副线圈的匝数之比为n1:n2，则等效电阻R' = R。
【答案】副
漏磁、铁芯和导线发热
(
n1
n2)
2
【解析】(1)理想变压器的输入功率等于输出功率，因为是降压变压器，所以副线圈的电压小于原线圈的
电压，而功率又相等，所以副线圈的电流大于原线圈的电流，为了减少功率损失，根据电阻定律可知副线
圈应用较粗的导线绕制。
(2)通过分析实验数据发现，每次实验，变压器副线圈输出电压总比理论值小，造成这种结果的主要原因
是漏磁、铁芯和导线发热。
(3)由功率相同可得I 1
2 R' = I 2
2 R
解得R
' =(
I 2
I 1)
2
R =(
n1
n2)
2
R
题组2：拓展实验
6.在探究变压器线圈两端电压与匝数关系的实验中，可拆变压器如图(a)所示，原线圈有四个接线柱，副
线圈有三个接线柱，其简化图如图(b)所示。某同学将正弦交流电源接在原线圈“0”和“1400”两个接线柱上，
用交流电压表先测量原线圈各接线柱间的电压，再测量副线圈各接线柱间的电压，将测得的电压U与对应
匝数n中的部分数据描绘在U −n图上。分析发现数据点大致分布在过原点的直线Ⅰ与直线Ⅱ上，如图(c)
所示。下列说法正确的是( )
6
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A. 直线Ⅰ对应为原线圈测得的电压与匝数关系
B. 直线Ⅰ斜率比直线Ⅱ斜率大的原因可能是铁芯漏磁
C. 电源输出电压的最大值约为14V
D. 仅增大电源输出电压，直线Ⅰ与直线Ⅱ的斜率均减小
【答案】AB
【解析】A、图c中，直线Ⅰ描了3个点，匝数最多的点是800匝，所以直线Ⅰ对应为原线圈测得的电压与
匝数关系，直线Ⅱ描了3个点，匝数最多的点是400匝，所以直线Ⅱ对应为副线圈测得的电压与匝数关系，
故A 正确；
B、U =n ΔΦ
Δt ，直线Ⅱ斜率小，说明ΔΦ
Δt 小，即原因可能是铁芯漏磁，故B 正确；
C、根据电压比等于匝数比结合直线Ⅰ，800匝对应8V ，则1400匝对应14V ，14V 是有效值，最大值为
14√2V ，故C 错误；
D、电源输出电压E =1400× ΔΦ
Δt ，仅增大电源输出电压E，ΔΦ
Δt 增大，则直线Ⅰ与直线Ⅱ的斜率增大，故
D 错误。
故选AB。
7.利用如图所示的装置探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
按实验要求连接器材并进行实验，分别测量原线圈匝数为n1时的输入电压U 1和副线圈匝数为n2时的输出电
压U 2，数据如下表：
原线圈匝数n1(匝)副线圈匝数n2(匝)
输入电压
U 1(V )
输出电压
U 2(V )
100
200
4.32
8.27
7
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100
800
4.32
33.90
400
800
4.33
8.26
400
1600
4.33
16.52
(1)下列说法正确的是
A.变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B.变压器工作时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”能量
的作用
C.变压器原、副线圈中的磁通量总是相同
D.变压器副线圈上不接负载时、原线圈两端电压为零
(2)为了减小涡流在铁芯中产生的热量、铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。如图丙所示、对上端放置
的变压器铁芯，硅钢片应平行于
A.平面abcd B.平面abfe C.平面abgh D.平面aehd
(3)在误差允许范围内，表中数据基本符合 规律；
(4)进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因 (至少写出两条)。
【答案】B
D
n1
n2
= U 1
U 2
/在误差允许的范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比
有漏磁、铁芯发热、导线发热
【解析】(1) A .变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，故A 错误；
B.变压器工作时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”能量
的作用，故B 正确；
C.由于实际变压器存在漏磁，所以变压器原、副线圈中的磁通量不相同，故C 错误；
D.变压器副线圈上不接负载时、原线圈两端电压不为零，故D 错误。
故选B。
(2)根据变压器的原理可知，当磁感线与硅钢平面平行时，产生的涡流较小，即硅钢片应平行于平面aehd。
故选D。
(3)根据表中数据，在误差允许的范围内基本符合 n1
n2
= U 1
U 2
即变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比。
(4)输出电压比理论值偏小，主要原因是变压器不是理想变压器，有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损
耗，使副线圈两端电压偏低。
8.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中：
8
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(1)实验室中有下列器材：
A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B.条形磁铁
C.开关、导线若干
D.交流电压表
在本实验中，上述器材不用的是 (填器材序号字母)，还需用到的器材有 (填直流电源，低压交
流电源)。
(2)某学生做实验时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压 (选
填“增大”“减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电
压 (选填“增大”“减小”或“不变”)；上述探究过程采用的实验方法是 。
(3)若实验电路图如图(b)所示，实验时n1=800匝，n2= 400匝，断开S，接通电源，观察到电压表的读数
为6V ，若可拆变压器可视为理想变压器，则：
①变压器的输入电压有效值为 。
A.3V B.6√2V C .12V D.15V
②若灯泡的额定电压为6V ，闭合S，灯泡能否正常发光？ (填“能”或“不能”)。
【答案】B
低压交流电源
增大
减小
控制变量法
C
能
【解答】(1)“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，题述器材在实验中不用的是条形磁铁。
故选B。
题中还需用到的器材是低压交流电源。
(2)某学生做实验时，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，因原、副线圈电压和匝数成正比，
即U 1
U 2
= n1
n2
，
则会观察到副线圈两端的电压增大；
然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，可知将观察到副线圈两端的电压减小；
上述探究过程采用的实验方法是控制变量法。
(3)①根据变压器原理可得U 1= n1
n2
U 2= 800
400 ×6V =12V ，
故选C。
②灯泡的额定电压也为6V ，实验时变压器为理想变压器，次级电压等于6V ，灯泡能正常发光。
9
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9.在“探究变压器原、副线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为
n1=120匝、n2=240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测
量原、副线圈两端的电压，数据如下表所示。
实验序号
原线圈两端的电
压U 1/V
副线圈两端
的电压U 2/V
U 1
U 2
1
3.9
7.7
1:2.0
2
5.9
11.6
1:2.0
3
7.8
15.2
(1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U 1、U 2的比值，还有一组U 1、U 2的比值没有算出，把求出的
结果填在表格中 。
(2)本实验可得出结论：在误差允许的范围内，变压器线圈两端电压与匝数关系为 (用题目中给出的
字母表示)。
(3)该变压器是 (选填“升压”或“降压”)变压器。
【答案】1:1.9
U 1
U 2
= n1
n2
升压
【解析】 (1)第三组数据为： U 1
U 2
= 7.8
15.2 = 1
1.9 。
(2)线圈匝数之比 n1
n2
= 120
240 = 1
2 ，结合表格中的数据知，在误差允许的范围内，线圈两端电压与匝数的
关系是 U 1
U 2
= n1
n2
。
(3)从表格中的数据可知副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器。
10.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“×100”的匝数。
(1)本实验中，实验室有下列器材：
A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B.条形磁铁
C.直流电源
D.多用电表
E.开关、导线若干
上述器材在本实验中需要的有 (填器材序号)，本实验中还需要用到的器材有 。
10
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(2)对于实验过程，下列说法正确的有 。
A.变压器的原线圈接低压交变电流，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”
B.为便于探究，应该采用控制变量法
C.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
D.使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量
(3)实验中，电源接变压器原线圈“0”“8”接线柱，副线圈接“0”“4”接线柱，副线圈所接电表的示数为5.0V ，
若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为 。
A.18.0V B.5.0V C .10.0V D.2.5V
(4)组装变压器时，该同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0V 的学生电源，原、副线圈的匝数
比为8:1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是 。
A.0.65V B.96.0V C .1.5V D.0
【答案】ADE
低压交流电源
BD
C
A
【解析】(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，使用的是交流电，所以需要可拆变压
器(铁芯、两个已知匝数的线圈)，磁场是利用了电流的磁效应，所以不需要条形磁铁，需要多用电表测电
压、开关、导线若干。
故选ADE；
本实验中还需要用到的器材是低压交流电源。
(2)B.为便于探究，应该采用控制变量法，所以B 正确；
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”，所以A 错误；
D.使用多用电表测电压时，先用最大量程试测，再选用适当的挡位进行测量，所以D 正确；
C.虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误
差，避免发生危险，所以C 错误。
故选BD。
(3)根据理想变压器原、副线圈的电压与匝数成正比规律可知，副线圈所接电表的示数为5.0V ，原线圈的
电压应为10.0V 。
故选C。
(4)组装变压器时，该同学没有将铁芯闭合，则变压器漏磁比较厉害，连接副线圈的交流电压表的实际读
数小于理想变压器的副线圈的读数，若为理想变压器，则U 2= 1
8 ×12V =1.5V
实际电压小于1.5V 。
故选A。
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