3.3 变压器（原卷版）

3.3变压器模块一学问把握学问点一变压器的原理【情境导入】1．把两个没有用导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上，一个线圈连到沟通电源的两端，另一个线圈连到小灯泡上。接通电源，我们会看到小灯泡发光，结合试验现象思考变压器的原、副线圈没有连在一起，原线圈中的电流是如何“流到”副线圈中去的？2．探究分析变压器中闭合铁芯的作用是什么？【学问梳理】1．构造：由和绕在铁芯上的两个线圈组成，与沟通电源连接的线圈叫作，与负载连接的线圈叫作．2．原理：现象是变压器工作的基础．原线圈中电流的大小、方向在不断变化，铁芯中激发的也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生．【重难诠释】1．变压器的构造变压器由闭合铁芯、原线圈、副线圈组成，其构造示意图与电路中的符号分别如图甲、乙所示．2．变压器的工作原理图留意(1)变压器不转变交变电流的周期和频率．(2)变压器只对交变电流起作用，对恒定电流不起作用．(3)变压器的两个线圈之间通过磁场联系在一起，两个线圈间是绝缘的．学问点二试验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系【重难诠释】1．试验思路交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压．线圈匝数不同时输出电压不同，试验通过转变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系．2．试验器材多用电表、可拆变压器(如图甲)、同学电源、开关、导线若干3．试验步骤(1)按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到沟通电压挡，并记录两个线圈的匝数．(2)接通同学电源，读出电压值，并记录在表格中．(3)保持匝数不变，多次转变输入电压，记录每次转变后原、副线圈的电压值．(4)保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次转变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值．4．试验结论试验分析表明，在误差允许范围内，原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).5．留意事项(1)在转变同学电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作．(2)为了保证人身平安，同学电源的电压不能超过12V，通电时不能用手接触暴露的导线和接线柱．(3)为了保证多用电表的平安，使用沟通电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量．（2023春•如皋市校级月考）利用如图所示的可拆变压器可以探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系，下列说法中正确的是（）A．为了保证人身平安，可以用4～6节干电池作为电源 B．使用电压表测电压时，要先用最小量程挡试测 C．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 D．由于漏磁，实际测得变压器原、副线圈的电压比会比原、副线圈的匝数比略大（2023春•青岛期中）在试验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系时，同学们发觉了以下几个问题，并开放了争辩。（1）观看变压器的铁芯，发觉它的结构和材料是；A．整块硅钢铁芯B．整块不锈钢铁芯C．绝缘的硅钢片叠成（2）观看原副线圈的导线，发觉粗细不同，导线粗的线圈匝数（填“多”或“少”）；（3）本试验要通过转变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，试验中需要运用的科学方法是；A．把握变量法B．等效替代法C．整体隔离法（4）试验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为2：3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压可能为；A．1.8VB．2.0VC．2.2V（2023春•鲤城区校级期末）某同学用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。（1）先将图甲中的零件组装成图乙中的变压器。再将原线圈接在沟通电源上，之后再将副线圈接在电压传感器（可视为抱负电压表）上，观看到副线圈输出电压U。随时间t变化的图像如图丙所示，在保证平安的前提下，该同学可能在t1～t2时间内进行的操作是。A.削减了原线圈的匝数B.削减了原线圈的输入电压C.增大了沟通电源的频率D.拔掉了变压器铁芯Q（2）用匝数na＝50匝和nb＝150匝的变压器，试验测量数据如下表。U/V1.252.613.30Ub/V3.807.929.98依据测量数据可推断连接电源的线圈是。（选填“na”或“nb”）（3）试验中原，副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别，缘由不行能为。A.原、副线圈通电发热B.铁芯在交变磁场作用下产生涡流C.变压器铁芯“漏磁”D.原线圈输入电压发生变化学问点三抱负变压器的基本关系【情境导入】变压器线圈两端的电压与匝数的关系可以通过试验来探究。器材：可拆变压器、同学电源、多用电表、导线若干试验步骤：(1)按图示电路连接电路。(2)原线圈接6V低压沟通电源，保持原线圈匝数n1不变，分别取副线圈匝数n2＝eq\f(1,2)n1、n1、2n1，用多用电表沟通电压挡分别测出副线圈两端的电压，记入表格。(3)原线圈接6V低压沟通电源，保持副线圈匝数n2不变，分别取原线圈匝数n1＝eq\f(1,2)n2、n2、2n2，用多用电表沟通电压挡分别测出副线圈两端的电压，记入表格。总结试验现象，得出什么结论？【学问梳理】1．抱负变压器：没有的变压器叫作抱负变压器，它是一个抱负化模型．(1)原、副线圈中的电流产生的磁场完全束缚在闭合铁芯内，即无“漏磁”．(2)原、副线圈不计电阻，电流通过时不产生焦耳热，即无“铜损”．(3)闭合铁芯中的涡流为零，即无“铁损”．2．电压与匝数的关系抱负变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).3．两类变压器副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫作变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作变压器．4.原线圈中电场的能量转变成的能量，通过铁芯使变化的磁场几乎全部穿过了副线圈，在副线圈中产生了感应电流，磁场的能量转化成了的能量．【重难诠释】1．电压关系(1)只有一个副线圈时，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2).当n2>n1时，U2>U1，变压器使电压上升，是升压变压器．当n2<n1时，U2<U1，变压器使电压降低，是降压变压器．(2)有多个副线圈时，eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝eq\f(U3,n3)＝…2．功率关系从能量守恒看，抱负变压器的输入功率等于输出功率，即P入＝P出．3．电流关系(1)只有一个副线圈时，U1I1＝U2I2或eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1).(2)当有多个副线圈时，I1U1＝I2U2＋I3U3＋…或n1I1＝n2I2＋n3I3＋…（2023春•荔湾区期末）无线充电技术已经渐渐应用于智能手机上，手机无线充电器的基本原理类似于变压器。如图所示是某款5G手机无线充电器的充电原理示意图，当充电基座上的放射线圈通入正弦式交变电流后，就会在接收线圈中感应出电流为手机电池充电。若在t1～t2时间内，磁场垂直于接收线圈平面对上穿过线圈，其磁感应强度由B1增加到B2，则在充电的这段时间内（）A．接收线圈中d点电势高于c点电势 B．接收线圈中感应电流的方向由d到c点 C．放射线圈和接收线圈的频率可能不同 D．若想增大c、d之间的电势差，可以只增大放射线圈的匝数（2023春•顺义区期末）如图所示，抱负变压器的原线圈接在u＝2202sin100πtV的沟通电源上，副线圈接有R＝11Ω的负载电阻，原、副线圈匝数之比为2：1，沟通电流表、电压表均为抱负电表。下列说法正确的是（）A．电流表的读数为20.0A B．电压表的读数约为156V C．原线圈的输入功率为1100W D．副线圈输出沟通电的周期为0.01s（2023•天心区校级一模）如图所示，沟通发电机中的矩形线框的匝数为N，面积为S，线框所处磁场可视为匀强磁场，磁感应强度大小为B，线框从图示位置开头绕轴OO′以恒定的角速度ω沿逆时针方向转动，线框通过电刷和外电路连接。抱负变压器原、副线圈的匝数比为3：1，定值电阻R1、R2的阻值均为R，忽视线框以及导线的电阻。下列说法正确的是（）A．图示位置时，电流表的示数为0 B．矩形线框的输出功率为5NC．从图示位置开头到线框转90°的过程中，通过线圈导线截面的电量为q=BSD．1秒钟内流过电阻R1的电流方向转变2ω（2023春•泉州期末）图甲是某燃气炉点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为如图乙所示的正弦交变电压，并加在一抱负变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，原线圈两端接沟通电压表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。则（）A．电压表的示数等于5V B．实现点火的条件是n2nC．t＝0.2s时电压表的示数为0V D．变压器原线圈中电压的瞬时值表达式为u＝5sin10πt（V）模块二巩固提高（2023春•西城区期末）某种感温式火灾报警器如图1所示，其简化的工作电路如图2所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的沟通电源。副线圈连接报警系统，其中RT为热敏电阻，其阻值随温度的上升而减小，R0为滑动变阻器，R1为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度上升达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测R1的电流触发报警。下列说法正确的是（）A．警戒范围内消灭火情时，副线圈两端电压减小 B．警戒范围内消灭火情时，原线圈输入功率变小 C．通过定值电阻R1的电流过低时，报警装置就会报警 D．若要调低预设的报警温度，可减小滑动变阻器R0的阻值（2023春•深圳期末）电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫。如图所示，将3V直流电压通过转换器转变为正弦交变电压u＝3sin10000πt（V），再将其加在抱负变压器的原线圈上，副线圈两端接电击网，电压峰值达到2100V时可击杀蚊虫，正常工作时（）A．沟通电压表的示数为3V B．电击网上的高频电压的频率为10000Hz C．副线圈与原线圈匝数比需满足n2D．将3V直流电压连接在变压器的原线圈两端电蚊拍也可以正常工作（2023•马鞍山二模）近些年我国手机闪充功能进展快速，已经处于国际领先水平。图甲是某国产超级快速无线充电器CP62R，可供应最大50W的无线充电功率。其工作原理近似为一个抱负变压器如图乙所示，当送电线圈接上220V、50Hz的正弦交变电流时，受电线圈中会产生交变电流。送电线圈的匝数为n1，受电线圈的匝数为n2，且n1：n2＝5：1。当该装置给手机快速充电时，下列推断正确的是（）A．送电线圈和受电线圈通过互感实现能量传递 B．流过送电线圈的电流大于受电线圈的电流 C．受电线圈的输出电压大于送电线圈的输入电压 D．每秒钟通过受电线圈的电流方向转变50次（2022秋•浏阳市期末）某同学自己绕制了两个线图套在可拆变压器的铁芯上，组成了一个新变压器，如图甲所示，线圈a作为原线圈连接到同学电源的沟通输出端，原、副线圈的匝数比为4：1，电源输出的电压如图乙所示，线圈b接小灯泡。若他组成的新变压器可视为抱负变压器，则（）A．电源输出电压的频率为100Hz B．若小灯泡两端并联沟通电压表，则此电压表示数为9V C．若小灯泡两端并联一个电阻，电源的输出功率减小 D．将线圈a改接在同学电源的直流输出端，小灯泡也能发光（2023•沙坪坝区校级模拟）如图所示是一种家用台灯的原理图，已知图中抱负变压器原、副线圈匝数比为2：1，灯泡的额定功率为4W，额定电压为20V。现将原线圈接在u=2202sin100πt(V)的沟通电源上，灯泡正常发光，则定值电阻A．150Ω B．200Ω C．450Ω D．600Ω（2023•九龙坡区模拟）九龙坡某企业是生产大型变压器的龙头企业。其生产的某抱负变压器的简化模型如图，原线圈所接沟通电源电压的有效值不变，电流表和电压表均为抱负电表，若副线圈所接的负载电阻的阻值变小。下列说法正确的是（）A．电源输出功率增大 B．负载的电功率变小 C．电压表的示数变小 D．电流表的示数变小（2023•北京）自制一个原、副线圈匝数分别为600匝和190匝的变压器，原线圈接12V的正弦沟通电源，副线圈接额定电压为3.8V的小灯泡。实际测得小灯泡两端电压为2.5V。下列措施有可能使小灯泡正常发光的是（）A．仅增加原线圈匝数 B．仅增加副线圈匝数 C．将原、副线圈匝数都增为原来的两倍 D．将两个3.8V小灯泡并联起来接入副线圈（2023•齐齐哈尔二模）如图所示的电路中，定值电阻R1、R3的阻值均为R，R2为电阻箱，抱负变压器原、副线圈的匝数比为2：1，在a、b两端输入正弦沟通电压，调整滑动变阻器，使R1消耗的功率和变压器的输出功率相等，此时，电阻箱接入电路的阻值为（）A．13R B．12R C．R D（2023•辽宁模拟）图甲是电动公交车无线充电装置，供电线圈设置在充电站内，受电线圈和电池系统置于车内。如图乙所示，供电线路中导线的等效电阻为R，当输入端ab接入电压为U0正弦沟通电时，供电线圈与受电线圈两端电压分别U1、U2，通过电池系统的电流为I。若不计其他电阻，忽视线圈中的能量损失，下列