3.3 變壓器（原卷版）

3.3變壓器模塊一學(xué)問(wèn)把握學(xué)問(wèn)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)線圈連到溝通電源的兩端，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)合試驗(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？【學(xué)問(wèn)梳理】1．構(gòu)造：由和繞在鐵芯上的兩個(gè)線圈組成，與溝通電源連接的線圈叫作，與負(fù)載連接的線圈叫作．2．原理：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)的也不斷變化，變化的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生．【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留意(1)變壓器不轉(zhuǎn)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．學(xué)問(wèn)點(diǎn)二試驗(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．試驗(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，試驗(yàn)通過(guò)轉(zhuǎn)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．試驗(yàn)器材多用電表、可拆變壓器(如圖甲)、同學(xué)電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干3．試驗(yàn)步驟(1)按圖乙所示連接好電路，將兩個(gè)多用電表調(diào)到溝通電壓擋，并記錄兩個(gè)線圈的匝數(shù)．(2)接通同學(xué)電源，讀出電壓值，并記錄在表格中．(3)保持匝數(shù)不變，多次轉(zhuǎn)變輸入電壓，記錄每次轉(zhuǎn)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，多次轉(zhuǎn)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．試驗(yàn)結(jié)論試驗(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．留意事項(xiàng)(1)在轉(zhuǎn)變同學(xué)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)為了保證人身平安，同學(xué)電源的電壓不能超過(guò)12V，通電時(shí)不能用手接觸暴露的導(dǎo)線和接線柱．(3)為了保證多用電表的平安，使用溝通電壓擋測(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．為了保證人身平安，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（2023春?青島期中）在試驗(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)覺(jué)了以下幾個(gè)問(wèn)題，并開(kāi)放了爭(zhēng)辯。（1）觀看變壓器的鐵芯，發(fā)覺(jué)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）觀看原副線圈的導(dǎo)線，發(fā)覺(jué)粗細(xì)不同，導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù)（填“多”或“少”）；（3）本試驗(yàn)要通過(guò)轉(zhuǎn)變?cè)⒏本€圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，試驗(yàn)中需要運(yùn)用的科學(xué)方法是；A．把握變量法B．等效替代法C．整體隔離法（4）試驗(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．1.8VB．2.0VC．2.2V（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。再將原線圈接在溝通電源上，之后再將副線圈接在電壓傳感器（可視為抱負(fù)電壓表）上，觀看到副線圈輸出電壓U。隨時(shí)間t變化的圖像如圖丙所示，在保證平安的前提下，該同學(xué)可能在t1～t2時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的操作是。A.削減了原線圈的匝數(shù)B.削減了原線圈的輸入電壓C.增大了溝通電源的頻率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，試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如下表。U/V1.252.613.30Ub/V3.807.929.98依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可推斷連接電源的線圈是。（選填“na”或“nb”）（3）試驗(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，緣由不行能為。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)生變化學(xué)問(wèn)點(diǎn)三抱負(fù)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)試驗(yàn)來(lái)探究。器材：可拆變壓器、同學(xué)電源、多用電表、導(dǎo)線若干試驗(yàn)步驟：(1)按圖示電路連接電路。(2)原線圈接6V低壓溝通電源，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，用多用電表溝通電壓擋分別測(cè)出副線圈兩端的電壓，記入表格。(3)原線圈接6V低壓溝通電源，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，用多用電表溝通電壓擋分別測(cè)出副線圈兩端的電壓，記入表格?？偨Y(jié)試驗(yàn)現(xiàn)象，得出什么結(jié)論？【學(xué)問(wèn)梳理】1．抱負(fù)變壓器：沒(méi)有的變壓器叫作抱負(fù)變壓器，它是一個(gè)抱負(fù)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)系抱負(fù)變壓器原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).3．兩類(lèi)變壓器副線圈的電壓比原線圈的電壓低的變壓器叫作變壓器；副線圈的電壓比原線圈的電壓高的變壓器叫作變壓器．4.原線圈中電場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)變成的能量，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，變壓器使電壓上升，是升壓變壓器．當(dāng)n2<n1時(shí)，U2<U1，變壓器使電壓降低，是降壓變壓器．(2)有多個(gè)副線圈時(shí)，eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…2．功率關(guān)系從能量守恒看，抱負(fù)變壓器的輸入功率等于輸出功率，即P入＝P出．3．電流關(guān)系(1)只有一個(gè)副線圈時(shí)，U1I1＝U2I2或eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).(2)當(dāng)有多個(gè)副線圈時(shí)，I1U1＝I2U2＋I(xiàn)3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…（2023春?荔灣區(qū)期末）無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)漸漸應(yīng)用于智能手機(jī)上，手機(jī)無(wú)線充電器的基本原理類(lèi)似于變壓器。如圖所示是某款5G手機(jī)無(wú)線充電器的充電原理示意圖，當(dāng)充電基座上的放射線圈通入正弦式交變電流后，就會(huì)在接收線圈中感應(yīng)出電流為手機(jī)電池充電。若在t1～t2時(shí)間內(nèi)，磁場(chǎng)垂直于接收線圈平面對(duì)上穿過(guò)線圈，其磁感應(yīng)強(qiáng)度由B1增加到B2，則在充電的這段時(shí)間內(nèi)（）A．接收線圈中d點(diǎn)電勢(shì)高于c點(diǎn)電勢(shì) B．接收線圈中感應(yīng)電流的方向由d到c點(diǎn) C．放射線圈和接收線圈的頻率可能不同 D．若想增大c、d之間的電勢(shì)差，可以只增大放射線圈的匝數(shù)（2023春?順義區(qū)期末）如圖所示，抱負(fù)變壓器的原線圈接在u＝2202sin100πtV的溝通電源上，副線圈接有R＝11Ω的負(fù)載電阻，原、副線圈匝數(shù)之比為2：1，溝通電流表、電壓表均為抱負(fù)電表。下列說(shuō)法正確的是（）A．電流表的讀數(shù)為20.0A B．電壓表的讀數(shù)約為156V C．原線圈的輸入功率為1100W D．副線圈輸出溝通電的周期為0.01s（2023?天心區(qū)校級(jí)一模）如圖所示，溝通發(fā)電機(jī)中的矩形線框的匝數(shù)為N，面積為S，線框所處磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，線框從圖示位置開(kāi)頭繞軸OO′以恒定的角速度ω沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，線框通過(guò)電刷和外電路連接。抱負(fù)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3：1，定值電阻R1、R2的阻值均為R，忽視線框以及導(dǎo)線的電阻。下列說(shuō)法正確的是（）A．圖示位置時(shí)，電流表的示數(shù)為0 B．矩形線框的輸出功率為5NC．從圖示位置開(kāi)頭到線框轉(zhuǎn)90°的過(guò)程中，通過(guò)線圈導(dǎo)線截面的電量為q=BSD．1秒鐘內(nèi)流過(guò)電阻R1的電流方向轉(zhuǎn)變2ω（2023春?泉州期末）圖甲是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖。轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為如圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一抱負(fù)變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，原線圈兩端接溝通電壓表。當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5000V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w。則（）A．電壓表的示數(shù)等于5V B．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是n2nC．t＝0.2s時(shí)電壓表的示數(shù)為0V D．變壓器原線圈中電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝5sin10πt（V）模塊二鞏固提高（2023春?西城區(qū)期末）某種感溫式火災(zāi)報(bào)警器如圖1所示，其簡(jiǎn)化的工作電路如圖2所示。變壓器原線圈接電壓有效值恒定的溝通電源。副線圈連接報(bào)警系統(tǒng)，其中RT為熱敏電阻，其阻值隨溫度的上升而減小，R0為滑動(dòng)變阻器，R1為定值電阻。當(dāng)警戒范圍內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，環(huán)境溫度上升達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，報(bào)警裝置（圖中未畫(huà)出）通過(guò)檢測(cè)R1的電流觸發(fā)報(bào)警。下列說(shuō)法正確的是（）A．警戒范圍內(nèi)消滅火情時(shí)，副線圈兩端電壓減小 B．警戒范圍內(nèi)消滅火情時(shí)，原線圈輸入功率變小 C．通過(guò)定值電阻R1的電流過(guò)低時(shí)，報(bào)警裝置就會(huì)報(bào)警 D．若要調(diào)低預(yù)設(shè)的報(bào)警溫度，可減小滑動(dòng)變阻器R0的阻值（2023春?深圳期末）電蚊拍利用高壓電擊網(wǎng)來(lái)?yè)魵w近的蚊蟲(chóng)。如圖所示，將3V直流電壓通過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)檎医蛔冸妷簎＝3sin10000πt（V），再將其加在抱負(fù)變壓器的原線圈上，副線圈兩端接電擊網(wǎng)，電壓峰值達(dá)到2100V時(shí)可擊殺蚊蟲(chóng)，正常工作時(shí)（）A．溝通電壓表的示數(shù)為3V B．電擊網(wǎng)上的高頻電壓的頻率為10000Hz C．副線圈與原線圈匝數(shù)比需滿足n2D．將3V直流電壓連接在變壓器的原線圈兩端電蚊拍也可以正常工作（2023?馬鞍山二模）近些年我國(guó)手機(jī)閃充功能進(jìn)展快速，已經(jīng)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。圖甲是某國(guó)產(chǎn)超級(jí)快速無(wú)線充電器CP62R，可供應(yīng)最大50W的無(wú)線充電功率。其工作原理近似為一個(gè)抱負(fù)變壓器如圖乙所示，當(dāng)送電線圈接上220V、50Hz的正弦交變電流時(shí)，受電線圈中會(huì)產(chǎn)生交變電流。送電線圈的匝數(shù)為n1，受電線圈的匝數(shù)為n2，且n1：n2＝5：1。當(dāng)該裝置給手機(jī)快速充電時(shí)，下列推斷正確的是（）A．送電線圈和受電線圈通過(guò)互感實(shí)現(xiàn)能量傳遞 B．流過(guò)送電線圈的電流大于受電線圈的電流 C．受電線圈的輸出電壓大于送電線圈的輸入電壓 D．每秒鐘通過(guò)受電線圈的電流方向轉(zhuǎn)變50次（2022秋?瀏陽(yáng)市期末）某同學(xué)自己繞制了兩個(gè)線圖套在可拆變壓器的鐵芯上，組成了一個(gè)新變壓器，如圖甲所示，線圈a作為原線圈連接到同學(xué)電源的溝通輸出端，原、副線圈的匝數(shù)比為4：1，電源輸出的電壓如圖乙所示，線圈b接小燈泡。若他組成的新變壓器可視為抱負(fù)變壓器，則（）A．電源輸出電壓的頻率為100Hz B．若小燈泡兩端并聯(lián)溝通電壓表，則此電壓表示數(shù)為9V C．若小燈泡兩端并聯(lián)一個(gè)電阻，電源的輸出功率減小 D．將線圈a改接在同學(xué)電源的直流輸出端，小燈泡也能發(fā)光（2023?沙坪壩區(qū)校級(jí)模擬）如圖所示是一種家用臺(tái)燈的原理圖，已知圖中抱負(fù)變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2：1，燈泡的額定功率為4W，額定電壓為20V?，F(xiàn)將原線圈接在u=2202sin100πt(V)的溝通電源上，燈泡正常發(fā)光，則定值電阻A．150Ω B．200Ω C．450Ω D．600Ω（2023?九龍坡區(qū)模擬）九龍坡某企業(yè)是生產(chǎn)大型變壓器的龍頭企業(yè)。其生產(chǎn)的某抱負(fù)變壓器的簡(jiǎn)化模型如圖，原線圈所接溝通電源電壓的有效值不變，電流表和電壓表均為抱負(fù)電表，若副線圈所接的負(fù)載電阻的阻值變小。下列說(shuō)法正確的是（）A．電源輸出功率增大 B．負(fù)載的電功率變小 C．電壓表的示數(shù)變小 D．電流表的示數(shù)變小（2023?北京）自制一個(gè)原、副線圈匝數(shù)分別為600匝和190匝的變壓器，原線圈接12V的正弦溝通電源，副線圈接額定電壓為3.8V的小燈泡。實(shí)際測(cè)得小燈泡兩端電壓為2.5V。下列措施有可能使小燈泡正常發(fā)光的是（）A．僅增加原線圈匝數(shù) B．僅增加副線圈匝數(shù) C．將原、副線圈匝數(shù)都增為原來(lái)的兩倍 D．將兩個(gè)3.8V小燈泡并聯(lián)起來(lái)接入副線圈（2023?齊齊哈爾二模）如圖所示的電路中，定值電阻R1、R3的阻值均為R，R2為電阻箱，抱負(fù)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2：1，在a、b兩端輸入正弦溝通電壓，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，使R1消耗的功率和變壓器的輸出功率相等，此時(shí)，電阻箱接入電路的阻值為（）A．13R B．12R C．R D（2023?遼寧模擬）圖甲是電動(dòng)公交車(chē)無(wú)線充電裝置，供電線圈設(shè)置在充電站內(nèi)，受電線圈和電池系統(tǒng)置于車(chē)內(nèi)。如圖乙所示，供電線路中導(dǎo)線的等效電阻為R，當(dāng)輸入端ab接入電壓為U0正弦溝通電時(shí)，供電線圈與受電線圈兩端電壓分別U1、U2，通過(guò)電池系統(tǒng)的電流為I。若不計(jì)其他電阻，忽視線圈中的能量損失，下列