模塊一 知識(shí)掌握
知識(shí)點(diǎn)一 變壓器的原理
【情境導(dǎo)入】
1．把兩個(gè)沒(méi)有用導(dǎo)線相連的線圈套在同一個(gè)閉合鐵芯上，一個(gè)線圈連到交流電源的兩端，另一個(gè)線圈連到小燈泡上。接通電源，我們會(huì)看到小燈泡發(fā)光，結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考變壓器的原、副線圈沒(méi)有連在一起，原線圈中的電流是如何“流到”副線圈中去的？
2．探究分析變壓器中閉合鐵芯的作用是什么？
【答案】
1.變壓器的原、副線圈雖然都套在同一個(gè)鐵芯上，但兩線圈是彼此絕緣的，原線圈是利用了互感現(xiàn)象在副線圈中感應(yīng)出電流的，并不是原線圈的電流直接流到副線圈中去。
2．變壓器的鐵芯為閉合鐵芯，形成一個(gè)閉合磁路，使副線圈中的磁通量變化與原線圈中的磁通量變化基本相同。
【知識(shí)梳理】
1．構(gòu)造：由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成，與交流電源連接的線圈叫作原線圈，與負(fù)載連接的線圈叫作副線圈．
2．原理：互感現(xiàn)象是變壓器工作的基礎(chǔ)．原線圈中電流的大小、方向在不斷變化，鐵芯中激發(fā)的磁場(chǎng)也不斷變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)．
【重難詮釋】
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(hào)分別如圖甲、乙所示．
2．變壓器的工作原理圖
注意 (1)變壓器不改變交變電流的周期和頻率．(2)變壓器只對(duì)交變電流起作用，對(duì)恒定電流不起作用．(3)變壓器的兩個(gè)線圈之間通過(guò)磁場(chǎng)聯(lián)系在一起，兩個(gè)線圈間是絕緣的．
知識(shí)點(diǎn)二 實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系
【重難詮釋】
1．實(shí)驗(yàn)思路
交變電流通過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，其兩端有輸出電壓．線圈匝數(shù)不同時(shí)輸出電壓不同，實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變?cè)?、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系．
2．實(shí)驗(yàn)器材
多用電表、可拆變壓器(如圖甲)、學(xué)生電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干
3．實(shí)驗(yàn)步驟
(1)按圖乙所示連接好電路，將兩個(gè)多用電表調(diào)到交流電壓擋，并記錄兩個(gè)線圈的匝數(shù)．
(2)接通學(xué)生電源，讀出電壓值，并記錄在表格中．
(3)保持匝數(shù)不變，多次改變輸入電壓，記錄每次改變后原、副線圈的電壓值．
(4)保持輸入電壓、原線圈的匝數(shù)不變，多次改變副線圈的匝數(shù)，記錄下每次的副線圈匝數(shù)和對(duì)應(yīng)的電壓值．
4．實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)分析表明，在誤差允許范圍內(nèi)，原、副線圈的電壓之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)之比，即eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
5．注意事項(xiàng)
(1)在改變學(xué)生電源的電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，再進(jìn)行操作．
(2)為了保證人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過(guò)12 V，通電時(shí)不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱．
(3)為了保證多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)，大致確定被測(cè)電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量．
（2023春?如皋市校級(jí)月考）利用如圖所示的可拆變壓器可以探究變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．為了保證人身安全，可以用4～6節(jié)干電池作為電源
B．使用電壓表測(cè)電壓時(shí)，要先用最小量程擋試測(cè)
C．變壓器工作時(shí)通過(guò)鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈
D．由于漏磁，實(shí)際測(cè)得變壓器原、副線圈的電壓比會(huì)比原、副線圈的匝數(shù)比略大
【解答】解：A．干電池為直流電源，變壓器只能改變交流電源的電壓、電流，故A錯(cuò)誤；
B．使用電壓表測(cè)電壓時(shí)，為確保電壓表安全，要先用最大量程擋試測(cè)，故B錯(cuò)誤；
C．變壓器工作時(shí)通過(guò)鐵芯導(dǎo)磁，利用互感的原理把電能由原線圈輸送到副線圈，故C錯(cuò)誤；
D．由于漏磁，實(shí)際測(cè)得變壓器原、副線圈的電壓比會(huì)比原、副線圈的匝數(shù)比略大，故D正確。
故選：D。
（2023春?青島期中）在實(shí)驗(yàn)室中探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系時(shí)，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)了以下幾個(gè)問(wèn)題，并展開(kāi)了討論。
（1）觀察變壓器的鐵芯，發(fā)現(xiàn)它的結(jié)構(gòu)和材料是 ；
A．整塊硅鋼鐵芯 B．整塊不銹鋼鐵芯 C．絕緣的硅鋼片疊成
（2）觀察原副線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù) （填“多”或“少”）；
（3）本實(shí)驗(yàn)要通過(guò)改變?cè)?、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中需要運(yùn)用的科學(xué)方法是 ；
A．控制變量法 B．等效替代法 C．整體隔離法
（4）實(shí)驗(yàn)中將電源接在原線圈兩個(gè)接線柱之間，調(diào)整原副線圈的匝數(shù)之比為2：3，用電壓表測(cè)得副線圈的兩個(gè)接線柱之間的電壓為3.0V，則原線圈的輸入電壓可能為 ；
A．1.8V B．2.0V C．2.2V
【解答】解：（1）觀察變壓器的鐵芯，它的結(jié)構(gòu)是絕緣的硅鋼片疊成，之所以做成這種結(jié)構(gòu)，一方面是防止磁漏，另一方面晝量減少渦流造成的能量損失，故C正確，AB錯(cuò)誤。
故選：C。
（2）觀察兩個(gè)線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細(xì)不同，根據(jù)

可知，匝數(shù)少的電流大，則導(dǎo)線越粗，即導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)少。
（3）實(shí)驗(yàn)中需要運(yùn)用的科學(xué)方法是控制變量；故A正確，BC錯(cuò)誤。
故選：A。
（4）若是理想變壓器，則有變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系

原副線圈的匝數(shù)之比為2：3，用電壓表測(cè)得副線圈的兩個(gè)接線柱之間的電壓為3.0V，則原線圈的電壓為2V?？紤]到不是理想變壓器，有漏磁等現(xiàn)象，則原線圈所接的電源電壓大于2V，可能為2.2V；
故選C。
故答案為：（1）C；（2）少；（3）A；（4）C。
（2023春?鯉城區(qū)校級(jí)期末）某同學(xué)用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”。
（1）先將圖甲中的零件組裝成圖乙中的變壓器。再將原線圈接在交流電源上，之后再將副線圈接在電壓傳感器（可視為理想電壓表）上，觀察到副線圈輸出電壓U。隨時(shí)間t變化的圖像如圖丙所示，在保證安全的前提下，該同學(xué)可能在t1～t2時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的操作是 。
A.減少了原線圈的匝數(shù)
B.減少了原線圈的輸入電壓 C.增大了交流電源的頻率 D.拔掉了變壓器鐵芯Q
（2）用匝數(shù)na＝50匝和nb＝150匝的變壓器，實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如下表。
根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是 。（選填“na”或“nb”）
（3）實(shí)驗(yàn)中原，副線圈的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別，原因不可能為 。
A.原、副線圈通電發(fā)熱 B.鐵芯在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生渦流
C.變壓器鐵芯“漏磁” D.原線圈輸入電壓發(fā)生變化
【解答】解：（1）A.由圖丙知，t1時(shí)刻前的電壓值小于t2時(shí)刻后的電壓值，而周期不變，根據(jù)，減少了原線圈的匝數(shù)，副線圈輸出電壓U2增大，故A正確；
B.若減少了原線圈的輸入電壓，副線圈輸出電壓U2減小，故B錯(cuò)誤；
C.只增大交流電源的頻率，不能改變副線圈輸出電壓U2，故C錯(cuò)誤；
D.拔掉了變壓器鐵芯Q，副線圈輸出電壓U2減小，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
（2）由表中數(shù)據(jù)可知，，變壓器存在漏磁現(xiàn)象，副線圈兩端測(cè)量值小于理論值，所以連接電源的線圈是nb.
（3）AB.原、副線圈通電發(fā)熱、鐵芯在交變磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生渦流，都會(huì)使變壓器輸出功率發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別，故AB正確；
C.變壓器鐵芯漏磁，從而導(dǎo)致電壓比與匝數(shù)比有差別，故C正確；
D.原線圈輸入電壓發(fā)生變化，不會(huì)影響電壓比和匝數(shù)比，故D錯(cuò)誤。
本題選擇錯(cuò)誤選項(xiàng)；
故選：D。
故答案為：（1）A；（2）nb；（3）D
知識(shí)點(diǎn)三 理想變壓器的基本關(guān)系
【情境導(dǎo)入】
變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究。
器材：可拆變壓器、學(xué)生電源、多用電表、導(dǎo)線若干
實(shí)驗(yàn)步驟：(1)按圖示電路連接電路。
(2)原線圈接6 V低壓交流電源，保持原線圈匝數(shù)n1不變，分別取副線圈匝數(shù)n2＝eq \f(1,2)n1、n1、2n1，用多用電表交流電壓擋分別測(cè)出副線圈兩端的電壓，記入表格。
(3)原線圈接6 V低壓交流電源，保持副線圈匝數(shù)n2不變，分別取原線圈匝數(shù)n1＝eq \f(1,2)n2、n2、2n2，用多用電表交流電壓擋分別測(cè)出副線圈兩端的電壓，記入表格。
總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出什么結(jié)論？
【答案】
電壓與匝數(shù)成正比，即eq \f(U1,U2) ＝eq \f(n1,n2)。
【知識(shí)梳理】
1．理想變壓器：沒(méi)有能量損耗的變壓器叫作理想變壓器，它是一個(gè)理想化模型．
(1)原、副線圈中的電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)完全束縛在閉合鐵芯內(nèi)，即無(wú)“漏磁”．
(2)原、副線圈不計(jì)電阻，電流通過(guò)時(shí)不產(chǎn)生焦耳熱，即無(wú)“銅損”．
(3)閉合鐵芯中的渦流為零，即無(wú)“鐵損”．
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eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
3．兩類變壓器
副線圈的電壓比原線圈的電壓低的變壓器叫作降壓變壓器；副線圈的電壓比原線圈的電壓高的變壓器叫作升壓變壓器．
4. 原線圈中電場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)變成磁場(chǎng)的能量，通過(guò)鐵芯使變化的磁場(chǎng)幾乎全部穿過(guò)了副線圈，在副線圈中產(chǎn)生了感應(yīng)電流，磁場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)化成了電場(chǎng)的能量．
【重難詮釋】
1．電壓關(guān)系
(1)只有一個(gè)副線圈時(shí)，eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2).
當(dāng)n2>n1時(shí)，U2>U1，變壓器使電壓升高，是升壓變壓器．
當(dāng)n2

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3 變壓器

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