人教版 (2019)选择性必修 第二册3 变压器精品课堂检测

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一、变压器的原理
1．构造：由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成，与交流电源连接的线圈叫作原线圈，与负载连接的线圈叫作副线圈．
2．原理：互感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，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势．
二、电压与匝数的关系
1．理想变压器：没有能量损耗的变压器叫作理想变压器，它是一个理想化模型．
(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
理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，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降压变压器；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作升压变压器．
三、变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成磁场的能量，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电场的能量．
1．判断下列说法的正误．
(1)理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比．( √ )
(2)输入交变电流的频率越高，输出交变电流的电压就越高．( × )
(3)变压器能改变交变电流的电压，也能改变恒定电流的电压．( × )
(4)理想变压器不仅能改变交变电流的电压和电流，也能改变交变电流的功率和频率．( × )
(5)理想变压器的输入和输出功率相等．( √ )
2．一台理想降压变压器从10 kV的线路中降压并提供200 A的负载电流．已知两个线圈的匝数比为40∶1，则副线圈中的输出电压为______，输出功率为______，变压器原线圈中的电流为________．
答案 250 V 50 kW 5 A
解析 由eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，得U2＝eq \f(U1n2,n1)＝eq \f(10×103×1,40) V＝250 V；由理想变压器功率关系，得
P入＝P出＝U1I1＝U2I2＝250×200 W＝50 kW，
同时得I1＝eq \f(U2I2,U1)＝eq \f(250×200,10×103) A＝5 A.
一、变压器的原理
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
注意 (1)变压器不改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．
例1 (多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )
A．原、副线圈缠绕在一个闭合铁芯上，是为了减少磁场能的损失，有效地传送电能
B．铁芯不用整块金属做成，是为了防止原、副线圈短路，造成危险
C．变压器不改变交变电流的频率，只改变电压大小
D．当原线圈接入恒定电流时，副线圈也有电压输出
答案 AC
解析 铁芯不用整块金属做成是为了防止涡流产生较多的热量从而烧坏变压器，故B错误；变压器对恒定电流不起作用，D错误．
二、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1．实验思路
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，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系．
2．实验器材
多用电表、可拆变压器(如图甲)、学生电源、开关、导线若干
3．实验步骤
(1)按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数．
(2)接通学生电源，读出电压值，并记录在表格中．
(3)保持匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值．
(4)保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值．
4．实验结论
实验分析表明，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．注意事项
(1)在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作．
(2)为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱．
(3)为了保证多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，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．
例2 为完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，必须要选用的是________．
A．有闭合铁芯的原、副线圈
B．无铁芯的原、副线圈
C．交流电源
D．直流电源
E．多用电表(交流电压挡)
F．多用电表(交流电流挡)
用匝数na＝60和nb＝120的变压器，实验测量数据如下表，
根据测量数据可判断连接电源的线圈是________(选填“na”或“nb”)．
答案 ACE nb
解析 为了完成实验，需要使用交流电源变压，故选用多用电表的交流电压挡．为了让变压效果明显，需要带闭合铁芯的原、副线圈．由于存在能量损耗，所以副线圈测量电压值应该小于理论变压值，即nb为输入端，na为输出端．
针对训练 (多选)如图所示，在用可拆变压器“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，下列说法正确的是( )
A．用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈
B．测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”实验中的直流电压表
C．原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱时，副线圈电压大于原线圈电压
D．为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响
答案 AD
解析 变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关，因此需要用可拆变压器研究，选项A、D正确．变压器只对交流电压有作用，故不能用直流电压表测量原、副线圈的电压，选项B错误．根据输入、输出电压之比等于原、副线圈匝数之比可知，原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C错误．
三、理想变压器的基本关系
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，变压器使电压升高，是升压变压器．
当n2