?3.3 變壓器
基礎(chǔ)知識梳理

一、變壓器的原理
1．構(gòu)造：由 和繞在鐵芯上的兩個線圈組成，與交流電源連接的線圈叫作原線圈，與負載連接的線圈叫作 ．
2．原理：互感現(xiàn)象是變壓器工作的 ．原線圈中電流的大小、 在不斷變化，鐵芯中激發(fā)的磁場也不斷變化，變化的磁場在 中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢．
二、電壓與匝數(shù)的關(guān)系
1．理想變壓器：沒有能量損失的變壓器叫作 ，它是一個理想化模型．
2．電壓與匝數(shù)的關(guān)系
理想變壓器原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比，即＝.
3．兩類變壓器
副線圈的電壓比 的電壓低的變壓器叫作 ；副線圈的電壓比原線圈的電壓高的變壓器叫作 ．
三、變壓器中的能量轉(zhuǎn)化
原線圈中 的能量轉(zhuǎn)變成磁場的能量，變化的磁場幾乎全部穿過了副線圈，在副線圈中產(chǎn)生了 ，磁場的能量轉(zhuǎn)化成了 的能量．
典型例題分析

考點一：變壓器原理與結(jié)構(gòu)
【例1】如圖所示，為某種燃氣灶點火裝置原理圖。轉(zhuǎn)換器把直流電壓轉(zhuǎn)換為最大值為的正弦交流電壓，加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原副線圈的匝數(shù)分別為、，當(dāng)鋼針與金屬板間的電壓大于時，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進而點燃氣體。對此，下列說法正確的是（　　）

A．圖中電壓表的示數(shù)為
B．圖中的變壓器為降壓變壓器
C．該理想變壓器的匝數(shù)比應(yīng)小于
D．要使點火裝置正常工作，轉(zhuǎn)換器輸出的一定為正弦交流電
【變式練習(xí)】
1．如圖所示為某款手機充電器，其銘牌標(biāo)識如下：“輸入：AC、220V、50Hz”，“輸出：DC、3V、6V、9V、12V”，“電流：1000mA1500mA”，該充電器正常工作時，下列說法正確的是（　?。?br />
A．輸入電壓的最大值為220V，頻率為50Hz
B．充電器輸出功率的變化范圍為3W18W
C．充電器內(nèi)部變壓器的原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)
D．充電器內(nèi)部變壓器輸入電壓的頻率大于輸出電壓的頻率
2．無線充電是近年發(fā)展起來的新技術(shù)，無線充電技術(shù)與變壓器相類似，通過分別安裝在充電基座和接收能量裝置上的線圈，利用產(chǎn)生的磁場傳遞能量。如圖所示，充電基座接上220V，50Hz家庭用交流電，受電線圈接上一個理想二極管（正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大）給手機電池充電。已知手機電池的充電電壓為5V，假設(shè)在充電過程中基座線圈的磁場全部穿過受電線圈而無能量的損失，下列說法正確的是（　?。?br />
A．受電線圈之所以能夠給手機電池充電是因為受電線圈發(fā)生了自感現(xiàn)象
B．220V，50Hz家庭用交流電電流方向每秒變化50次
C．基座線圈和受電線圈的匝數(shù)比為44：1
D．受電線圈兩端的輸出電壓的電壓峰值為10V
考點二：理想變壓器
【例2】如圖甲所示，一理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為10：1，原線圈接入如圖乙所示的正弦交流電源，為定值電阻，R為滑動變阻器，圖中各電表均為理想電表，下列說法正確的是（　?。?br />
A．副線圈兩端交變電壓的表達式為
B．在t=0.05s時刻，電壓表的示數(shù)為
C．滑片向下移動過程中，電壓表和的示數(shù)不變，的示數(shù)變小
D．滑片向下移動過程中，電流表示數(shù)變大，滑動變阻器R消耗的功率變大
【變式練習(xí)】
1．如圖所示，導(dǎo)體棒ab垂直放在水平面內(nèi)兩根平行固定導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌右端與理想變壓器原線圈A相連，線圈C接圖示電路，線圈A與線圈C的匝數(shù)比不計導(dǎo)體棒、導(dǎo)軌的電阻；兩導(dǎo)軌間距為20cm；磁感應(yīng)強度B為0.2T，方向豎直向上；，，滑動變阻器（阻值），為理想交流電壓表。導(dǎo)體棒在外力作用下做往復(fù)運動，其速度隨時間變化關(guān)系符合。以下說法不正確的是（　?。?br />
A．電壓表示數(shù)為4V
B．滑動變阻器滑片向下滑動時變壓器輸出功率減小
C．滑動變阻器滑片滑到正中間位置時的熱功率為0.4W
D．滑片由最上端滑到最下端的過程中與消耗的總功率逐漸增大
2．手機無線充電技術(shù)越來越普及，圖甲是某款手機無線充電裝置，其工作原理如圖乙所示，其中送電線圈和受電線圈的匝數(shù)比，兩個線圈中所接電阻的阻值均為R。當(dāng)ab間接上220V的正弦交變電源后，受電線圈中產(chǎn)生交變電流給手機快速充電，這時手機兩端的電壓為5V，充電電流為2A。若把裝置線圈視為理想變壓器，下列說法正確的是（　?。?br />
A．R的值為18.25Ω
B．快速充電時，cd間電壓
C．快速充電時，送電線圈的輸入功率為88W
D．快速充電時，受電線圈的輸出功率為85W
考點三：電壓與電流互感
【例3】高壓輸送過程中的高電壓、大電流，我們一般用電壓互感器和電流互感器進行測量。如圖所示為兩個互感器，在圖中圓圈內(nèi)a、b表示電表，已知電壓比為100，電流比為10，電壓表的示數(shù)為220V，電流表的示數(shù)為10A，則（　　）

A．a(chǎn)為電壓表，b為電流表，輸送電功率是2.2×106W
B．a(chǎn)為電壓表，b為電流表，輸送電功率是2.2×103W
C．a(chǎn)為電流表，b為電壓表，輸送電功率是2.2×106W
D．a(chǎn)為電流表，b為電壓表，輸送電功率是2.2×103W
【變式練習(xí)】
1．如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1∶n2=500∶1，n3∶n4=1∶1000，圖中電壓表示數(shù)為110V，電流表示數(shù)為1A，則高壓輸電線的送電功率為（　　）

A．5.5×107W B．5.5×106W C．5.5×105W D．5.5×104W
2．汽車的“點火線圈”實際上是一個變壓器低壓直流通過一個開關(guān)輸入初級線圈，在開關(guān)斷開或閉合的瞬間，將會在次級線圈中產(chǎn)生脈沖高電壓形成電火花圖1和圖2分別是初級線圈、次級線圈電壓隨時間變化的圖像，則（　?。?br />
A．t1時刻開關(guān)剛斷開
B．次級線圈的匝數(shù)比初級線圈要多
C．t2至t3間穿過次級線圈的磁通量為零
D．開關(guān)斷開與閉合瞬間次級線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢方向相同
方法探究

一、變壓器的原理　電壓與匝數(shù)的關(guān)系
1．變壓器的構(gòu)造
變壓器由閉合鐵芯、原線圈、副線圈組成，其構(gòu)造示意圖與電路中的符號分別如圖1甲、乙所示．

2．變壓器的工作原理
(1)原理
互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)．電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā)磁場，由于電流的大小、方向在不斷變化，所以鐵芯中的磁場也在不斷變化．變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢，副線圈也能夠輸出電流．
(2)原理圖解

3．變壓器原、副線圈中的電壓關(guān)系
(1)只有一個副線圈：＝；
(2)有多個副線圈：＝＝＝…
4．自耦變壓器
鐵芯上只繞有一個線圈，如果把整個線圈作為原線圈，副線圈只取線圈的一部分，就可以降低電壓，反之則可以升高電壓，如圖2所示．

二、理想變壓器原、副線圈的功率關(guān)系和電流關(guān)系
1．功率關(guān)系
從能量守恒看，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入＝P出．
2．電流關(guān)系
(1)只有一個副線圈時，U1I1＝U2I2或＝.
(2)當(dāng)有多個副線圈時，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…
三、理想變壓器的制約關(guān)系和動態(tài)分析
1．電壓、電流、功率的制約關(guān)系
(1)電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定時，輸入電壓U1決定輸出電壓U2，即U2＝.
(2)功率制約：P出決定P入，P出增大，P入增大；P出減小，P入減小；P出為0，P入為0.
(3)電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定，且輸入電壓U1確定時，副線圈中的輸出電流I2決定原線圈中的電流I1，即I1＝(只有一個副線圈時)．
2．對理想變壓器進行動態(tài)分析的兩種常見情況
(1)原、副線圈匝數(shù)比不變，分析各物理量隨負載電阻變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是R→I2→P出→P入→I1.
(2)負載電阻不變，分析各物理量隨匝數(shù)比的變化而變化的情況，進行動態(tài)分析的順序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
課后小練

一、單選題
1．某型號手機充電器中的變壓器可認為是理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)比為。若原線圈上加有最大電壓值為220V的正弦交流電，則副線圈上可獲得電壓的有效值為（　?。?br /> A．0.2V B．1V C．5V D．5V
2．理想變壓器原、副線圈的電流分別為，、，電壓分別為、，功率分別為、，關(guān)于它們之間的關(guān)系，正確的說法是（　?。?br /> A．由決定 B．與負載有關(guān)
C．由決定 D．以上說法都不對
3．如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為，和為完全相同的定值電阻，電壓表為理想電表，原線圈兩端加電壓，則電壓表的示數(shù)為（　?。?br />
A．300V B．100V C． D．50V
4．如圖所示，變壓器原、副線圈匝數(shù)比，燈泡電阻，AB兩端電壓。下列說法正確的是（　?。?br />
A．電流頻率為100Hz B．V電壓表的讀數(shù)為8V
C．A電流表的讀數(shù)為0.5A D．變壓器輸入功率為5W
5．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，某小組按下圖所示組裝變壓器并進行研究。實驗時，原線圈接“0”“8”接線柱，副線圈接“0”“1”接線柱，原線圈兩端連接低壓交流電源檔，用交流電壓表測得副線圈兩端的電壓為，這與其他小組的正確實驗結(jié)論明顯不一致。對于這個小組實驗結(jié)論出現(xiàn)明顯偏差的原因，最有可能的是（　?。?br />
A．原線圈匝數(shù)太多，電阻過大 B．鐵芯沒有閉合，漏磁過多
C．副線圈匝數(shù)太少，增加實驗誤差 D．副線圈的電阻太小
6．如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為，副線圈上通過輸電線接有兩個相同的燈泡和，輸電線的等效電阻為R，電表都為理想電表，原線圈接上如圖乙所示的正弦式交流電。開始時開關(guān)S斷開，電路正常工作。當(dāng)開關(guān)S接通時，以下說法中正確的是（　?。?br />
A．流經(jīng)燈泡中的電流頻率為25Hz B．電壓表示數(shù)不變
C．電流表示數(shù)變小 D．變壓器輸入功率變?yōu)樵瓉淼?倍
7．如圖所示，一理想自耦變壓器線圈AB繞在一個圓環(huán)形的閉合鐵芯上，輸入端AB間加一正弦式交流電壓，在輸出端BP間連接了理想交流電流表、燈泡和滑動變阻器，移動滑動觸頭P的位置，可改變副線圈的匝數(shù)，變阻器的滑動觸頭標(biāo)記為Q，則（　?。?br />
A．只將Q向下移動時，燈泡的亮度變大
B．只將Q向下移動時，電流表的讀數(shù)變大
C．只將P沿順時針方向移動時，電流表的讀數(shù)變大
D．只提高輸入端的電壓U時，電流表的讀數(shù)變大
8．如圖所示，邊長為L、匝數(shù)為N，電阻不計的正方形線圈abcd在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中以角速度繞轉(zhuǎn)軸OO'勻速轉(zhuǎn)動，軸OO'垂直于磁感線且位于線圈平面內(nèi)，在線圈外接一含有理想變壓器的電路，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1和n2，保持線圈以恒定角速度轉(zhuǎn)動，下列判斷正確的是（????）

A．交流電壓表V1的示數(shù)等于 B．變壓器的輸入功率與輸出功率之比為
C．滑片P上移，電壓表V2示數(shù)不變 D．線圈中磁通量最大時，感應(yīng)電動勢也最大
二、多選題
9．如圖所示，理想變壓器的原線圈電路中接有定值電阻，接入電動勢為的交流電源，副線圈電路中定值電阻和滑動變阻器R串聯(lián)，的阻值和滑動變阻器的最大阻值均為，原、副線圈的匝數(shù)比為8：1，，電壓表和電流表均為理想交流電表。將滑動變阻器的滑片P從最上端緩慢向下滑動至最下端的過程中，下列說法正確的是（　?。?br />
A．通過的電流的頻率始終為100Hz
B．兩端電壓與兩端電壓之比始終為1：4
C．電壓表和電流表的示數(shù)均逐漸減小
D．和消耗的總功率逐漸增大
10．如圖所示，一個面積為S的單匝金屬線圈（電阻不計）在勻強磁場B中以恒定的角速度ω繞垂直于磁場方向的固定軸勻速轉(zhuǎn)動，線圈兩端通過電刷與圖示的電路連接。其中電阻，光敏電阻R2在無光照時其阻值也為R（有光照時其電阻減小），理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為n，則（　?。?br />
A．從圖示位置開始計時，線圈轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為
B．開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，當(dāng)減小光照強度時，電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)增大
C．開關(guān)S處于閉合狀態(tài)，當(dāng)R2上端串聯(lián)理想二極管（正向電阻為零，反向電阻無窮大）時，電流表的示數(shù)不變
D．當(dāng)開關(guān)S斷開、R2用黑紙包裹時，R2兩端電壓的有效值為
11．如圖所示匝數(shù)為N的矩形導(dǎo)線框，以角速度在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中繞垂直磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動，線框面積為S且與理想變壓器原線圈相連，原、副線圈匝數(shù)比為，圖示時刻線框平面與磁感線垂直并以此時刻為計時起點，、為定值電阻，R為滑動變阻器，電流表和電壓表均為理想電表，電流表、的示數(shù)分別為、；電壓表、的示數(shù)分別為、。不計線框電阻，正確的是（　　）

A．交流電壓表的示數(shù)為
B．矩形導(dǎo)線框從圖示位置轉(zhuǎn)過時，其磁通量的變化率為
C．從圖示位置開始計時，原線圈電壓瞬時值表達式為
D．若只將滑動變阻器的滑片向c端滑動，則電流表的示數(shù)變大。
三、實驗題
12．某同學(xué)利用實驗室中的自耦變壓器做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)關(guān)系”的實驗。圖甲為變壓器的實物圖，圖乙為其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，圖丙為實驗原理圖。除自耦變壓器外實驗室還提供了如下器材。
A．直流電壓表；B．多用電表；C．220V交流電源；D．交直流學(xué)生電源；E．低壓直流電源；F．滑動變阻器“20，2A”；G．滑動變阻器“5，0.5A”；H．開關(guān)、導(dǎo)線若干。

回答下列問題：
（1）實驗中電源應(yīng)選用______，測量電壓的電表應(yīng)選用______，滑動變阻器應(yīng)選用______；
（2）實驗中原線圈的匝數(shù)用圖甲刻度盤上的______表示，副線圈的匝數(shù)用圖甲刻度盤上的手柄上的指針指示刻度表示。
（3）為了實驗過程中的安全，下列做法正確的是______
A．為了人身安全，只能使用低壓電源，所用電壓不要超過12V
B．連接好電路后，應(yīng)先檢查電路連接是否正確，再接通電源進行實驗
C．因為使用電壓較低，通電時可用手直接接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱
D．為了測量電表的安全，測量電壓時，先選用最大量程試測
（4）實驗中想通過調(diào)節(jié)滑動變阻器改變副線圈上的電壓，是否可行？______
（5）下表為某次實驗得到的數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)上發(fā)現(xiàn)電壓比總小于匝數(shù)比，除測量誤差外造成這一結(jié)果的主要原因是（說出兩個原因）：①______②______
表1：實驗數(shù)據(jù)記錄表（表盤總刻度為240U1=12V）
實驗次數(shù)
1
2
3
4
5
指針指示刻度
40
60
80
120
200
U2/N
1.90
2.92
3.94
5.96
9.98
四、解答題
13．某供電系統(tǒng)電路如圖所示，磁體間的磁場可視為勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為0.20T。矩形線圈ABCD匝數(shù)為100匝、面積為，繞垂直于磁場的軸勻速轉(zhuǎn)動，角速度為，線圈電阻忽略不計。線圈輸出端通過電刷E、F與理想變壓器的原線圈相連，副線圈輸出電壓為220V，求：
（1）線圈轉(zhuǎn)到圖中位置時感應(yīng)電動勢的大?。?br /> （2）圖中交流電壓表的示數(shù)；
（3）變壓器的原副線圈匝數(shù)之比。



相關(guān)學(xué)案

人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 認識傳感器優(yōu)質(zhì)導(dǎo)學(xué)案：

這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 認識傳感器優(yōu)質(zhì)導(dǎo)學(xué)案，文件包含51認識傳感器原卷版docx、51認識傳感器解析版docx等2份學(xué)案配套教學(xué)資源，其中學(xué)案共34頁， 歡迎下載使用。

人教版 (2019)選擇性必修 第二冊4 電磁波譜精品學(xué)案設(shè)計：

這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第二冊4 電磁波譜精品學(xué)案設(shè)計，文件包含44電磁波譜解析版docx、44電磁波譜原卷版docx等2份學(xué)案配套教學(xué)資源，其中學(xué)案共32頁， 歡迎下載使用。

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊第四章 電磁振蕩與電磁波1 電磁振蕩優(yōu)質(zhì)導(dǎo)學(xué)案及答案：

這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊第四章 電磁振蕩與電磁波1 電磁振蕩優(yōu)質(zhì)導(dǎo)學(xué)案及答案，文件包含41電磁振蕩解析版docx、41電磁振蕩原卷版docx等2份學(xué)案配套教學(xué)資源，其中學(xué)案共31頁， 歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)學(xué)案 更多

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊4 電能的輸送精品學(xué)案

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊4 電能的輸送精品學(xué)案
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊2 交變電流的描述優(yōu)秀學(xué)案及答案

高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊2 交變電流的描述優(yōu)秀學(xué)案及答案
高中物理1 交變電流優(yōu)秀導(dǎo)學(xué)案

高中物理1 交變電流優(yōu)秀導(dǎo)學(xué)案
人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 楞次定律優(yōu)秀學(xué)案設(shè)計

人教版 (2019)選擇性必修 第二冊1 楞次定律優(yōu)秀學(xué)案設(shè)計
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊電子課本

3 變壓器

版本： 人教版 (2019)

年級： 選擇性必修 第二冊

切換課文
  • 課件
  • 教案
  • 試卷
  • 學(xué)案
  • 更多
所有DOC左下方推薦
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部