變壓器的空載運行是指變壓器一次繞組接在額定電壓的交流電源上，而二次繞組開路時的工作情況。
一、空載運行時的物理情況
當變壓器的一次繞組加上交流電壓u1時，一次繞組內便有一個交變電流i0（即空載電流）流過,並建立交變磁場。
根據電磁感應原理，分別在一、二次繞組產生電動勢e1、eσ1和e2。
根據基爾霍夫電壓定律，按上圖所示電壓、電流和電動勢的正方向，可寫出一、二次繞組的電動勢方程式為：
u1=i0R1-e1-eσ1≈i0R1+N1dφ/dt
u02=e2=－N2dφ/dt
在一般變壓器中，電阻壓降i0R1很小，僅佔一次繞組電壓的0.1%以下，故可近似認為u1≈－e1。
設
則
有效值
同理
有效值
相量表達式
因此，可得出：E1/E2=N1/N2≈U1/U2=k，式中k為變壓器的電壓比，即變比。