资源简介

3　变压器
[定位·学习目标]　1.通过对变压器的构造及几种常见的变压器的分析,理解变压器的工作原理,培养物理观念核心素养。2.通过对变压器工作原理的分析,掌握理想变压器的基本关系,并能用它解决相关问题,培养科学思维核心素养。3.通过探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系,能运用控制变量法,有序地设计实验步骤,总结实验规律,培养科学探究核心
素养。
知识点一　变压器的原理
探究新知
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,铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势。
正误辨析
(1)变压器中闭合铁芯是由很薄的硅钢片叠加而成。(　√　)
(2)变压器的两个线圈并没有直接接触,是利用电磁感应的原理工作的。(　√　)
(3)变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能,在副线圈上将磁场能转化为电能。(　√　)
(4)变压器既能改变交变电流的电压,也能改变恒定电流的电压。(　×　)
知识点二　电压与匝数的关系
探究新知
1.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=。
2.两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫降压变压器;副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫升压变压器。
3.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,变化的磁场几乎全部穿过了副线圈,于是在副线圈上产生了感应电流,磁场的能量转化成了电场的能量。
正误辨析
依据下面情境,判断下列说法的对错。
(1)图甲是升压变压器,图乙是降压变压器。(　√　)
(2)=适用于任何理想变压器。(　√　)
(3)实际生活中,不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器。(　√　)
(4)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流,还可以改变交变电流的功率和频率。(　×　)
要点一　变压器的原理
情境探究
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈连到交流电源的两端,另一个线圈连到小灯泡上,如图所示。小灯泡可能发光吗 说出你的理由。
【答案】 可能。当左边线圈加上交流电压时,左边线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生周期性变化的磁场,根据法拉第电磁感应定律知,在右边线圈中会产生感应电动势,右边线圈作为电源给小灯泡供电,小灯泡就会发光。
要点归纳
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
互感现象是变压器工作的基础。电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,因此铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生了感应电动势,副线圈也能够输出电流。
3.理想变压器的特点
(1)变压器铁芯内无漏磁,无发热损失。
(2)原、副线圈不计内阻,即无能量损失。
(3)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率。
4.电动势关系
由于互感现象,且没有漏磁,原、副线圈中每一匝线圈都具有相同的,根据法拉第电磁感应定律有E1=n1,E2=n2,因此=。
典例研习
[例1] (变压器的原理)关于变压器的工作原理,以下说法正确的是(　　)
[A] 通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变
[B] 变压器是依靠自感现象进行工作的
[C] 穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势
[D] 原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
【答案】 C
【解析】 通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量是按照正弦规律周期性变化的,即磁通量变化,故 A错误;变压器的工作原理是互感现象,原、副线圈并没有直接相连,故B、D错误;穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势,符合法拉第电磁感应定律,故C正确。
[例2] (对变压器的原理的理解)如图所示的理想变压器正常工作时,原、副线圈中可能不相同的物理量为(　　)
[A] 每匝线圈中磁通量的变化率
[B] 交变电流的频率
[C] 原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
[D] 原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势
【答案】 D
【解析】 理想变压器是没有能量损耗的变压器,铁芯中无漏磁,所以穿过每匝线圈的磁通量相等,磁通量的变化率相等,输入功率等于输出功率,选项A、C错误;根据变压器的工作原理可知,原、副线圈中交变电流的频率相同,选项B错误;由以上分析可知,每匝线圈中的磁通量变化率相同,而原、副线圈的匝数可能不同,故原、副线圈中的感应电动势可能不同,选项D正确。
要点二　电压与匝数的关系
情境探究
　仔细观察下图,认真参与探究活动。
探究1:如图所示,请尝试从理论上推导理想变压器原、副线圈的电压之比与原、副线圈匝数之比的关系式 =。
【答案】 如题图所示,原线圈与交流电源组成的电路中,由于电流I1的大小和方向不断变化,而在原线圈中产生感应电动势阻碍电流I1的变化。
对于理想变压器,线圈电阻不计,所以原线圈中产生的感应电动势等于交流电源的输出电压,即 E1=U1。
根据法拉第电磁感应定律,有E1=n1,副线圈中产生的感应电动势E2=n2,副线圈中产生的感应电动势等于副线圈的输出电压,即E2=U2。
对于理想变压器,穿过副线圈的磁通量Φ2=Φ1,且=。由以上各式可得 =。
探究2:如图所示,请推导出理想变压器原、副线圈中的电流大小与它们的线圈匝数之间的关系。
【答案】 理想变压器没有能量损耗,所以输出功率等于输入功率,即P2=P1,结合关系式=,P1=U1I1,P2=U2I2,可得n1I1=n2I2。
要点归纳
1.理想变压器原、副线圈两端的电压关系
(1)对于=,无论副线圈一端是空载还是有负载,都是适用的。
(2)输出电压U2由输入电压U1和原、副线圈的匝数比共同决定。
(3)若变压器有两个副线圈,则有===,所以有=,=和=。
(4)根据=可得,当n2>n1时,U2>U1,这种变压器称为升压变压器;当n22.理想变压器的电流关系
由于不计各种电磁能量的损耗,输入功率等于输出功率,即P入=P出。
(1)有一组副线圈工作时,P入=U1I1,P出=U2I2,即U1I1=U2I2,又=,得=。
注意:=只适用于单个副线圈工作的变压器。
(2)有多个副线圈工作时,因为P出=P入,P出=U2I2+U3I3+…,P入=U1I1,所以有U1I1=
U2I2+U3I3+…,根据===…,可得I1n1=I2n2+I3n3+…。
典例研习
[例3] (单个副线圈的理想变压器)(多选)如图所示,理想变压器的原线圈匝数为n1=1 000,副线圈匝数n2=200,交流电源的电动势e=311sin 314t V,电阻R=88 Ω,电流表和电压表对电路的影响忽略不计,π取3.14,下列结论正确的是(　　)
[A] 电流频率为50 Hz
[B] 电流表A1的示数为0.1 A
[C] 电压表V1的示数为311 V
[D] 电阻R的发热功率约为44 W
【答案】 AB
【解析】 根据交流电源的电动势可知ω=314 rad/s,根据ω=2πf,解得f=50 Hz,A正确;交流电压的有效值U1= V=220 V,电压表V1的示数为220 V,根据=,解得U2=44 V,根据欧姆定律,得电流I2==0.5 A,根据=,得 I1=0.1 A,B正确,C错误;电阻R的发热功率约为P=U2I2=44×0.5 W=22 W,D错误。
[例4] (多个副线圈中电压与匝数的关系)如图所示,理想变压器有两个副线圈,L1、L2是两个规格均为“22 V　11 W”的灯泡,当变压器的输入电压U1=220 V时,三个灯泡恰好都能正常发光,电流表A的示数为0.4 A。已知原线圈的匝数n1=1 000,副线圈的匝数n3=300,求:
(1)副线圈的匝数n2;
(2)灯泡L3的额定功率。
【答案】 (1)100　(2)66 W
【解析】 (1)三个灯泡恰好都能正常发光,匝数为n2的副线圈的电压U2=22 V,
根据理想变压器电压与匝数的关系有n1∶n2=U1∶U2,
解得n2=100。
(2)根据原、副线圈的功率相等的关系有U1I1=U2I2+U3I3,
其中U2I2=2×11 W=22 W,
U1I1=0.4×220 W=88 W,
则灯泡L3的额定功率P3=U3I3=66 W。
[例5] (原线圈有电阻的变压器电路)在如图所示的电路中,理想变压器原线圈串联两个灯泡,副线圈并联三个灯泡,五个灯泡完全相同。若交流电源的电压有效值为U,五个灯泡均能正常发光,则下列说法正确的是(　　)
[A] 变压器原、副线圈匝数之比为5∶1
[B] 变压器原、副线圈匝数之比为2∶3
[C] 每个灯泡的额定电压为
[D] 每个灯泡的额定电压为
【答案】 C
【解析】 设每个灯泡正常发光的电流为I,额定电压为UL。原线圈电流为I1=I,副线圈电流为 I2=3I,根据理想变压器原理可知==,故A、B错误;原线圈两端电压U1=U-2UL,副线圈两端电压为UL,根据理想变压器原理可知==,解得UL=,故C正确,D错误。
要点三　实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
要点归纳
1.实验原理
(1)实验电路图(如图所示)。
(2)实验方法采用控制变量法。
①n1、U1一定,研究n2和U2的关系。
②n2、U1一定,研究n1和U2的关系。
2.实验器材
学生电源(低压交流电源,小于12 V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干。
3.实验过程
(1)按如图所示电路图连接实物图。
(2)保持原线圈匝数不变,用多用电表电压挡测量原线圈电压,并记录在表格中。
(3)改变副线圈匝数,用多用电表分别测量副线圈的电压,把匝数、电压的对应数据记录在表格中。
(4)保持副线圈匝数不变,改变原线圈匝数,重复步骤(2)(3)。
4.数据处理
由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。
5.误差分析
(1)由于漏磁,通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
(2)原、副线圈有电阻,原、副线圈中的焦耳热损耗造成误差。
(3)铁芯中有磁损耗,产生涡流,造成误差。
6.注意事项
(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关,再进行操作。
(2)为了人身安全,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。
典例研习
[例6] (实验原理与操作)在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中,可拆变压器结构如图甲所示。
(1)观察两个线圈的导线,发现粗细不同,导线粗的线圈匝数　　　　　(选填“多”或“少”)。
(2)如图所示,电源输出端与变压器原线圈的连接方式正确的是　　　　 　(选填“乙”或“丙”)。
(3)用匝数na=400和nb=800的变压器,实验测量数据如下表所示。根据测量数据可判断原线圈匝数为　　　 　　(选填“400”或“800”)。据此可知电压比与匝数比不严格相等,原因可能是　　　　　(多选)。
Ua/V 1.80 2.80 3.80
Ub/V 4.00 6.01 8.02
A.原线圈所加电压小
B.变压器的铁芯漏磁
C.变压器的铁芯产生涡流
(4)为了确保实验的安全,下列做法正确的是　　　　。
A.连接好电路后,可不检查电路是否正确,直接接通电源
B.因为使用电压较低,通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
C.为了人身安全,只能使用低压直流电源,所用电压不要超过12 V
D.为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测
【答案】 (1)少　(2)丙　(3)800　BC　(4)D
【解析】 (1)根据变压器电流与匝数的关系可知,匝数少的线圈电流大,则应用较粗的导线,即导线粗的线圈匝数少。
(2)原线圈应接交变电流,故丙正确。
(3)观察发现,Ua总是略小于Ub的一半,考虑从变压器的铁芯漏磁使得能量损耗,变压器的铁芯产生涡流使得能量损耗,从而导致电压比与匝数比有差别,故B、C正确;故Ub是原线圈电压,根据变压比可知,原线圈匝数为800。
(4)为保证用电安全,连接好电路后,先检查电路是否正确,再接通电源,故 A错误;为保证用电安全,不可用手直接接触裸露的导线、接线柱,故B错误;本实验应使用交变电流,故C错误;为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,故D正确。
[例7] (实验方法与数据处理)在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中,可拆变压器如图所示。
(1)观察变压器的铁芯,它的结构和材料是　　　　。
A.整块硅钢铁芯
B.整块不锈钢铁芯
C.绝缘的铜片叠成
D.绝缘的硅钢片叠成
(2)为实现探究目的,保持原线圈输入的电压一定,通过改变原、副线圈匝数,测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是　　　　。
A.演绎法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.理想实验法
(3)某次实验中得到实验数据如下表所示,表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数,U1、U2分别为原、副线圈的电压,通过实验数据分析,你的结论是 　。
实验次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V
1 1 200 400 12.1 3.98
2 800 400 12.0 5.96
3 200 100 11.9 5.95
(4)原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢 发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律,分析下列可能的原因,正确的是　　　　。(多选)
A.变压器线圈中有电流通过时会发热
B.原、副线圈的电压不同步
C.铁芯在交变磁场的作用下会发热
D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
【答案】 (1)D　(2)C　(3)在实验误差允许的范围内,变压器原、副线圈的电压比与匝数比相等,即 =　(4)ACD
【解析】 (1)观察变压器的铁芯,它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成,A、B、C错误,D正确。
(2)为实现探究目的,保持原线圈输入的电压一定,通过改变原、副线圈匝数,测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法,A、B、D错误,C正确。
(3)由实验数据可知,第1次有===3,=≈3.04,第2次有===2,=≈2.01,第3次有===2,==2,由以上计算可知,在实验误差允许的范围内,变压器原、副线圈的电压比与匝数比相等,即=。
(4)变压器线圈中有电流通过时会发热,线圈则有直流电阻,在线圈上会产生电压损耗,使输出电压减小,A正确;原、副线圈的电压是否同步,对输出电压无影响,B错误;铁芯在交变磁场的作用下会发热,使变压器输出的电能小于输入电能,使输出的电压减小,C正确;原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失,即有漏磁现象,由能量守恒定律可知,使输出电压减小,D正确。
变压器和分压器
核心归纳
　变压器和分压器都能起到改变电压的作用,但二者有着本质区别,如图所示。
(1)变压器是一种电感性仪器,是根据电磁感应原理工作的;而分压器是一种电阻性仪器,是根据电阻串联分压原理工作的。
(2)变压器只能改变交流电压,不能改变直流电压;而分压器既可改变交流电压,也可改变直流电压。
(3)变压器可以使交流电压升高或降低;而分压器不能使电压升高。
(4)对于理想变压器,电压与线圈匝数成正比,即Uab∶Ucd=n1∶n2;而对于分压器,电压与电阻成正比,即Uef∶Ugh=Ref∶Rgh。
(5)若在cd间、gh间分别接入负载电阻R0后,对于变压器,Ucd不随R0的变化而变化;而对于分压器,Ugh将随R0的增大而增大,随R0的减小而减小。
(6)理想变压器工作时,穿过铁芯的磁通量是一定的,线圈两端的电压遵循法拉第电磁感应定律,两线圈中存在E1=n1,E2=n2。而分压器工作时,回路电流为定值,遵循欧姆定律,即Uef=IRef,Ugh=IRgh。
(7)理想变压器的输入功率随输出功率的变化而变化,且始终相等,即P入=P出;而分压器空载时,输入功率P入=I2Ref不变。
典例研习
[例题] 如图甲、乙所示电路中,当A、B接10 V交流电压时,C、D间电压为4 V,M、N接10 V直流电压时,P、Q间电压也为4 V。现把C、D间接4 V交流电压,P、Q间接4 V直流电压,下面选项可表示A、B间和M、N间电压的是(　　)
[A] 10 V,10 V [B] 10 V,4 V
[C] 4 V,10 V [D] 10 V,0
【答案】 B
【解析】 对于题图甲,当A、B作为输入端,C、D作为输出端时,相当于一个降压变压器,两边电压之比等于两边线圈的匝数之比,当C、D作为输入端,A、B作为输出端时,相当于一个升压变压器,电压比也等于匝数比,所以C、D接4 V交流电压时,A、B间将得到10 V电压。题图乙是一个分压电路,当M、N作为输入端时,上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比。但是当把电压加在P、Q两端时,电流只经过下面那个电阻,上面的电阻中没有电流,两端也就没有电势差,即M、P两点的电势相等。所以当P、Q接4 V直流电压时,M、N两端的电压也是4 V。故选B。
1.无线充电技术能实现能量的无线传输,其工作原理与变压器相同,如图是用无线充电设备给手机充电,下列关于无线充电的说法正确的是(　　)
[A] 充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机进行无线充电
[B] 充电设备中的电流与手机中的充电电流一定相等
[C] 充电的原理主要利用了自感
[D] 充电设备与手机不接触也能充电
【答案】 D
【解析】 充电设备中的线圈通恒定电流时,其产生的磁场是恒定的,不能使手机产生感应电流,不能实现无线充电,A错误;充电设备与手机的充电电流不一定相等,就像变压器工作原理一样,原、副线圈匝数不一样,电流就不同,B错误;充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理,所以充电设备与手机不接触也能充电,C错误,D正确。
2.某同学设计了一个充电装置,如图所示,假设永磁体的往复运动在螺线管中产生正弦式交变电流,电压最大值为U,理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,副线圈与原线圈匝数的比值为k(k>1),则副线圈两端电压的有效值为(　　)
[A] U [B] kU
[C] k2U [D]
【答案】 D
【解析】 根据题意可知,原线圈输入电压的有效值为U1=,根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比可得==k,联立可得副线圈两端电压的有效值为U2=。故选D。
3.有一个教学用的可拆变压器,如图甲所示,它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同),线圈外部还可以绕线。
(1)某同学用一多用电表的同一倍率电阻挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图乙中的A、B位置,由此可推断　　　　(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。
(2)该实验中输入端所接电源最适合的是　　　　。
A.220 V交流电源
B.220 V直流电源
C.12 V以内低压直流电源
D.12 V以内低压交流电源
(3)如果把它看作理想变压器,现要测量A线圈的匝数,提供的器材有:一根足够长的绝缘导线、一个多用电表和低压交流电源。请完成实验步骤的填空:
a.用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈;
b.将A线圈与低压交流电源相连接;
c.用多用电表的　　　　挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U;
d.则A线圈的匝数为　　　　(用题目中的物理符号表示)。
【答案】 (1)A　(2)D　(3)交流电压　
【解析】 (1)根据电阻定律R=ρ,在电阻率和横截面积相同时,导线越长,电阻越大,A线圈电阻比B的大,故A线圈匝数较多。
(2)为保证学生安全,输入端应用12 V以内低压交流电源,故选D。
(3)变压器输入和输出都是交变电流,所以要用交流电压挡测输入和输出电压;根据变压器原、副线圈的电压比等于匝数比=,解得nA=。
4.如图所示,理想变压器原线圈接在一台交流发电机上,发电机电动势的峰值为8 V,发电机线圈匀速转动的周期为0.1 s,两个副线圈分别接有电阻R和灯泡L,电流均为1 A,灯泡正常发光。已知灯泡的额定功率为4 W,电阻R=16 Ω,不计发电机线圈的电阻。
(1)从中性面开始计时,写出发电机电动势瞬时值的表达式;
(2)求三个线圈的匝数之比及原线圈中的电流。
【答案】 (1)e=8sin 20πt V
(2)2∶4∶1　2.5 A
【解析】 (1)从中性面开始计时,则发电机电动势的瞬时值表达式满足正弦函数,则有e=Emsin ωt V,
其中Em=8 V,ω== rad/s=20π rad/s,
代入上式可得e=8sin 20πt V。
(2)设灯泡的额定功率为P,根据变压器原、副线圈匝数比与电压比之间的关系有
n1∶n2∶n3=U1∶U2∶U3,
而U2=I2R,P=U3I3,
由已知条件有I2=I3=1 A,
根据发电机电动势的峰值可知U1==8 V,
则可得n1∶n2∶n3=2∶4∶1,
根据能量守恒定律有U1I1=U2I2+U3I3,
解得I1=2.5 A。
课时作业
(分值:60分)
基础巩固练
考点一　变压器的原理
1.(4分)变压器是远距离输电线路中的重要设备,在有关输电线路的计算时常将变压器视为理想变压器,这样的考虑是基于以下哪个因素 (　　)
[A] 变压器无论对交流还是直流能按需要升压或降压
[B] 变压器原、副线圈两端的电压之比等于它们的匝数比
[C] 变压器原、副线圈中的磁通量都发生变化,它们产生相同的感应电动势
[D] 忽略变压器铁芯和线圈的能量损耗,输入功率等于输出功率
【答案】 D
【解析】 变压器是根据电磁感应原理制作的,只能对交流变压,故 A错误;变压器原、副线圈两端的电压之比等于它们的匝数比,是在没有能量损失的前提下,故B错误;变压器原、副线圈中的磁通量都发生变化,磁通量变化率相同,但匝数不同,感应电动势不同,故C错误;理想变压器是忽略了变压器铁芯和线圈的能量损耗的变压器,输入功率等于输出功率,故D正确。
2.(4分)如图是汽车打火时火花塞产生电火花的原理简图,扭动汽车钥匙打火,开关不停地闭合与断开,打火线圈次级绕组产生的瞬时高电压使火花塞产生电火花,点燃汽缸中的可燃混合气体,下列说法正确的是(　　)
[A] 汽车打火并控制电火花点火的主要原理是自感
[B] 断开开关的瞬间,火花塞会产生电火花
[C] 打火线圈中的初级绕组匝数可能大于次级绕组匝数
[D] 断开开关的瞬间,次级绕组中的电能转化为磁场能
【答案】 B
【解析】 汽车打火并控制电火花点火的主要原理是互感,故A错误;断开开关的瞬间,初级绕组的电流发生变化,次级绕组可产生高电压,所以火花塞会产生电火花,故B正确;根据变压器电压比等于匝数比=,为了使次级绕组产生高电压,次级绕组匝数一定大于初级绕组匝数,故C错误;断开开关的瞬间,初级绕组电流产生的磁场能转化为次级绕组中的电能,故D错误。
考点二　电压与匝数的关系
3.(6分)(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为4∶1,原线圈两端接u=220sin 100πt V的交流电源,副线圈两端接R=55 Ω的负载电阻,电表均为理想交流电表。则下列说法正确的是(　　)
[A] 副线圈中输出交变电流的频率为12.5 Hz
[B] 副线圈中电压表的示数为55 V
[C] 变压器的输入功率为55 W
[D] 原线圈中的电流表A的示数为0.25 A
【答案】 BC
【解析】 副线圈中输出交变电流的频率应与原线圈相同,则有f== Hz=50 Hz,故 A错误;原线圈输入电压的有效值为U1=V=220 V,副线圈中电压表的示数应为有效值,则有U2=U1=55 V,故B正确;变压器的输入功率等于输出功率,则有P入=P出==55 W,故C正确;由P入=U1I1可得原线圈中的电流表A的示数为I1=A=0.25 A,故D错误。
4.(4分)(2024·苏州期中)电蚊拍利用高压电击网来击杀飞近的蚊虫,原理如图所示,将锂电池的 4 V电压通过转换器转变为交流电压u=4sin 10 000πt V,再将其加在理想变压器的原线圈上,副线圈两端接电击网,电压峰值达到2 700 V时可击杀蚊虫。电蚊拍正常工作时,下列说法正确的是(　　)
[A] 交流电压表的示数为4 V
[B] 副线圈与原线圈匝数比需满足≥675
[C] 电击网上的高频电压的频率为10 000 Hz
[D] 相比副线圈,原线圈应该用较细的导线绕制
【答案】 B
【解析】 交流电压表的示数等于正弦式交流电压的有效值,U== V=2 V,故A错误;根据理想变压器原、副线圈电压与线圈匝数的关系,副线圈与原线圈匝数比需满足=≥=675,故B正确;交流电压的频率为f== Hz=5 000 Hz,由于变压器不改变交流电压的频率,则电击网上的高频电压的频率为 5 000 Hz,故C错误;根据理想变压器原、副线圈电流与线圈匝数的关系,通过原线圈的电流大于通过副线圈的电流,副线圈应该用较细的导线绕制,故D错误。
考点三　实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
5.(4分)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,采用如图甲、乙所示的可拆式变压器进行研究,已知铁芯是由彼此绝缘的硅钢片平行叠压而成,为了尽量减小传递过程中的能量损失,在实验中,作为横档的铁芯Q的硅钢片叠压方式及放置方法的最佳设计为图中的(　　)
　　　　
[A] [B]
　　　　
[C] [D]
【答案】 B
【解析】 根据题意可知,由于变压器工作时会在铁芯Q中存在变化的磁通量,为了减小能量传递过程中的损失,应尽可能使铁芯Q中不产生较大的涡流,如图所示。
应通过相互绝缘的硅钢片使平行于efgh的各平面和平行于abfe的各平面都不能形成闭合回路,所以作为横档的铁芯Q的硅钢片应按照平行于adhe平面的形式设计。故选B。
6.(9分)在“探究变压器电压与线圈匝数的关系”实验中,实验室采用了如图所示的可拆式变压器进行研究。
(1)为了完成该实验,已选用多用电表,还需选择的器材有　　　　。(多选)
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
(2)对于实验过程,下列说法正确的是　　　　。
A.变压器原线圈可接入220 V的家庭电路
B.变压器副线圈不接负载时,副线圈两端仍有电压
C.实验中测电压的仪器是多用电表,且选择开关置于直流电压挡
(3)已知该变压器两个线圈的匝数分别为Na=400和Nb=800,有关测量数据如下表:
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据表中数据可得到的实验结论是: 　。
【答案】 (1)AC　(2)B　(3)在实验误差允许的范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于匝数比
【解析】 (1)为了尽量减少漏磁,变压器的原、副线圈需要绕在闭合铁芯上,故A正确,B错误;变压器正常工作需要连接交流电源,故C正确,D错误。
(2)为了确保安全,变压器原线圈应接在低压交流电源上,故A错误;根据电压匝数关系可知,变压器副线圈不接负载时,副线圈两端仍有电压,由于负载电路断开,负载电路中没有电流,故B正确;实验中测交流电压的仪器是多用电表,但应将选择开关置于交流电压挡,故C
错误。
(3)根据表格中的数据有≈=,可知在实验误差允许的范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于匝数比。
能力提升练
7.(6分)(多选)如图所示为某台式电脑的电源部分电路图,变压器可视为理想变压器,已知变压器初级线圈匝数为n1,接电压 U1=220 V的交流电源,次级有两个绕组,匝数分别为n2和n3,输出电压分别为U2=12 V和U3=5 V,电路工作时流过每个绕组的电流分别为I1、I2、I3,两个绕组输出的功率分别为120 W和60 W。则下列说法正确的是(　　)
[A] 初级线圈和次级线圈内的磁通量变化率不相同
[B] =
[C] I1= A,I2=10 A,I3=12 A
[D] =
【答案】 BC
【解析】 由于初级线圈和次级线圈绕在同一铁芯上,所以通过线圈的磁通量相等,磁通量的变化率也相同,故A错误;由法拉第电磁感应定律E=n,可知==,故B正确;由P=UI可知,绕组n2输出电流I2=10 A,绕组n3输出电流I3=12 A,理想变压器的输入功率等于输出功率,即 P1=P2+P3,所以绕组n1输入电流I1= A,故C正确;由功率关系P1=P2+P3,可知n1I1=n2I2+n3I3,所以≠=,故D错误。
8.(13分)如图为“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验装置。某同学已将学生电源连接了220 V的交流电源,电压挡调到6 V,将学生电源经过开关与可拆变压器左侧线圈上的“0”和“400”两接线柱相连。
(1)图中已连接了部分电路。现要使接在右侧线圈上的电压表获得低于6 V的电压,请在实验装置图中以笔画线,完成剩余的电路连线。
(2)对于实验过程,下列说法正确的有　　　　。
A.本探究实验采用了控制变量法
B.变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈不相同
C.因为实验所用电压较低,通电情况下可用手接触裸露的导线、接线柱
(3)将更大量程的电压表与变压器右侧线圈上的“0”和“　　　 　”(选填“200”“800”或“1 400”)两接线柱相连,观测到电压表示数为20.3 V。若此时保持电路连通,仅将铁芯横梁从变压器上取出,则该电压表的示数将　　　　(选填“变大”“变小”“不变”或“变为0”)。
【答案】 (1)图见解析　(2)A　(3) 1 400　变小
【解析】 (1)要使接在右侧线圈上的电压表获得低于6 V的电压,则副线圈的匝数应该小于400,所以右侧交流电压表与“0”和“200”两接线柱相连,电路如图所示。
(2)本探究实验采用了控制变量法,A正确;变压器工作时副线圈电流的频率与原线圈相同,B错误;为了人身安全和减小实验误差,通电情况下不可用手接触裸露的导线、接线柱,C错误。
(3)根据= ,得=,解得n2=1 353,将更大量程的电压表与变压器右侧线圈上的“0”和“1 400”两接线柱相连;若此时保持电路连通,仅将铁芯横梁从变压器上取出,就有较多的漏磁,互感减弱,副线圈获得的电压变小,则该电压表的示数将变小。
9.(10分)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为4∶1,在原线圈回路中接阻值为
100 Ω的电阻R1,副线圈回路中接阻值为7.5 Ω的电阻R2,原线圈输入端与交流电源相连接,交流电源电压u=220sin 100πt V,电表均为理想交流电表,求:
(1)电源输出电压的有效值;
(2)电流表示数I1及电压表示数U2。
【答案】 (1)220 V　(2)1 A　30 V
【解析】 (1)该交流电源电压的表达式为u=Umsin ωt=220sin 100πt V,
可得电源输出电压的有效值为U== V=220 V。
(2)设变压器输入端电压为U1,输出端电流为I2,则输出电压为U2=I2R2,
根据==,==,
结合U=I1R1+U1,
解得I1=1 A,U2=30 V,
即电流表示数为1 A,电压表示数为30 V。(共65张PPT)
3　变压器
[定位·学习目标]　
1.通过对变压器的构造及几种常见的变压器的分析,理解变压器的工作原理,培养物理观念核心素养。2.通过对变压器工作原理的分析,掌握理想变压器的基本关系,并能用它解决相关问题,培养科学思维核心素养。3.通过探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系,能运用控制变量法,有序地设计实验步骤,总结实验规律,培养科学探究核心素养。
探究·必备知识
知识点一　变压器的原理
「探究新知」
1.构造:由 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 ,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,铁芯中的 也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生
。
闭合铁芯
原线圈
副线圈
互感
磁场
感应电动势
正误辨析
(1)变压器中闭合铁芯是由很薄的硅钢片叠加而成。(　 　)
(2)变压器的两个线圈并没有直接接触,是利用电磁感应的原理工作的。
(　 　)
(3)变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能,在副线圈上将磁场能转化为电能。(　 　)
(4)变压器既能改变交变电流的电压,也能改变恒定电流的电压。(　 　)
√
×
√
√
知识点二　电压与匝数的关系
「探究新知」
1.电压与匝数的关系
匝数
2.两类变压器
副线圈的电压比原线圈的电压低的变压器叫 变压器;副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫 变压器。
3.变压器中的能量转化
原线圈中电场的能量转变成 的能量,变化的磁场几乎全部穿过了副线圈,于是在副线圈上产生了感应电流,磁场的能量转化成了 的能量。
降压
升压
磁场
电场
依据下面情境,判断下列说法的对错。
正误辨析
√
(1)图甲是升压变压器,图乙是降压变压器。(　 　)
√
(3)实际生活中,不存在原线圈与副线圈匝数相等的变压器。(　 　)
(4)理想变压器不仅可以改变交变电流的电压和电流,还可以改变交变电流的功率和频率。(　 　)
√
×
突破·关键能力
要点一　变压器的原理
把两个没有导线相连的线圈套在同一个闭合铁芯上,一个线圈连到交流电源的两端,另一个线圈连到小灯泡上,如图所示。小灯泡可能发光吗 说出你的理由。
「情境探究」
【答案】 可能。当左边线圈加上交流电压时,左边线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生周期性变化的磁场,根据法拉第电磁感应定律知,在右边线圈中会产生感应电动势,右边线圈作为电源给小灯泡供电,小灯泡就会发光。
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。
「要点归纳」
2.变压器的工作原理
互感现象是变压器工作的基础。电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,因此铁芯中的磁场也在不断变化。变化的磁场在副线圈中产生了感应电动势,副线圈也能够输出电流。
3.理想变压器的特点
(1)变压器铁芯内无漏磁,无发热损失。
(2)原、副线圈不计内阻,即无能量损失。
(3)变压器只能改变交变电流的电压和电流,不能改变交变电流的频率。
4.电动势关系
[例1] (变压器的原理)关于变压器的工作原理,以下说法正确的是(　　)
[A] 通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量不变
[B] 变压器是依靠自感现象进行工作的
[C] 穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势
[D] 原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
「典例研习」
C
【解析】 通有正弦式交变电流的原线圈产生的磁通量是按照正弦规律周期性变化的,即磁通量变化,故 A错误;变压器的工作原理是互感现象,原、副线圈并没有直接相连,故B、D错误;穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势,符合法拉第电磁感应定律,故C正确。
[例2] (对变压器的原理的理解)如图所示的理想变压器正常工作时,原、副线圈中可能不相同的物理量为(　　)
[A] 每匝线圈中磁通量的变化率
[B] 交变电流的频率
[C] 原线圈的输入功率和副线圈的输出功率
[D] 原线圈中的感应电动势和副线圈中的感应电动势
D
【解析】 理想变压器是没有能量损耗的变压器,铁芯中无漏磁,所以穿过每匝线圈的磁通量相等,磁通量的变化率相等,输入功率等于输出功率,选项A、C错误;根据变压器的工作原理可知,原、副线圈中交变电流的频率相同,选项B错误;由以上分析可知,每匝线圈中的磁通量变化率相同,而原、副线圈的匝数可能不同,故原、副线圈中的感应电动势可能不同,选项D正确。
要点二　电压与匝数的关系
「情境探究」
仔细观察下图,认真参与探究活动。
【答案】 如题图所示,原线圈与交流电源组成的电路中,由于电流I1的大小和方向不断变化,而在原线圈中产生感应电动势阻碍电流I1的变化。
对于理想变压器,线圈电阻不计,所以原线圈中产生的感应电动势等于交流电源的输出电压,即 E1=U1。
探究2:如图所示,请推导出理想变压器原、副线圈中的电流大小与它们的线圈匝数之间的关系。
「要点归纳」
1.理想变压器原、副线圈两端的电压关系
(2)输出电压U2由输入电压U1和原、副线圈的匝数比共同决定。
2.理想变压器的电流关系
由于不计各种电磁能量的损耗,输入功率等于输出功率,即P入=P出。
[例3] (单个副线圈的理想变压器)(多选)如图所示,理想变压器的原线圈匝数为n1=1 000,副线圈匝数n2=200,交流电源的电动势e=311sin 314t V,电阻R=88 Ω,电流表和电压表对电路的影响忽略不计,π取3.14,下列结论正确的是(　 　)
[A] 电流频率为50 Hz
[B] 电流表A1的示数为0.1 A
[C] 电压表V1的示数为311 V
[D] 电阻R的发热功率约为44 W
「典例研习」
AB
[例4] (多个副线圈中电压与匝数的关系)如图所示,理想变压器有两个副线圈,L1、L2是两个规格均为“22 V　11 W”的灯泡,当变压器的输入电压U1=220 V时,三个灯泡恰好都能正常发光,电流表A的示数为0.4 A。已知原线圈的匝数n1=1 000,副线圈的匝数n3=300,求:
(1)副线圈的匝数n2;
【答案】 (1)100
【解析】 (1)三个灯泡恰好都能正常发光,
匝数为n2的副线圈的电压U2=22 V,
根据理想变压器电压与匝数的关系有n1∶n2=U1∶U2,
解得n2=100。
(2)灯泡L3的额定功率。
【答案】 (2)66 W
【解析】 (2)根据原、副线圈的功率相等的关系有U1I1=U2I2+U3I3,
其中U2I2=2×11 W=22 W,
U1I1=0.4×220 W=88 W,
则灯泡L3的额定功率P3=U3I3=66 W。
[例5] (原线圈有电阻的变压器电路)在如图所示的电路中,理想变压器原线圈串联两个灯泡,副线圈并联三个灯泡,五个灯泡完全相同。若交流电源的电压有效值为U,五个灯泡均能正常发光,则下列说法正确的是(　　)
C
要点三　实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
「要点归纳」
1.实验原理
(1)实验电路图(如图所示)。
(2)实验方法采用控制变量法。
①n1、U1一定,研究n2和U2的关系。
②n2、U1一定,研究n1和U2的关系。
2.实验器材
学生电源(低压交流电源,小于12 V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干。
3.实验过程
(1)按如图所示电路图连接实物图。
(2)保持原线圈匝数不变,用多用电表电压挡测量原线圈电压,并记录在表格中。
(3)改变副线圈匝数,用多用电表分别测量副线圈的电压,把匝数、电压的对应数据记录在表格中。
(4)保持副线圈匝数不变,改变原线圈匝数,重复步骤(2)(3)。
4.数据处理
由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。
5.误差分析
(1)由于漏磁,通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
(2)原、副线圈有电阻,原、副线圈中的焦耳热损耗造成误差。
(3)铁芯中有磁损耗,产生涡流,造成误差。
6.注意事项
(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关,再进行操作。
(2)为了人身安全,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6] (实验原理与操作)在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中,可拆变压器结构如图甲所示。
「典例研习」
(1)观察两个线圈的导线,发现粗细不同,导线粗的线圈匝数　　　(选填“多”或“少”)。
少
【解析】 (1)根据变压器电流与匝数的关系可知,匝数少的线圈电流大,则应用较粗的导线,即导线粗的线圈匝数少。
(2)如图所示,电源输出端与变压器原线圈的连接方式正确的是　　 (选填“乙”或“丙”)。
丙
【解析】 (2)原线圈应接交变电流,故丙正确。
(3)用匝数na=400和nb=800的变压器,实验测量数据如下表所示。根据测量数据可判断原线圈匝数为　　　　　(选填“400”或“800”)。据此可知电压比与匝数比不严格相等,原因可能是　　　　　(多选)。
Ua/V 1.80 2.80 3.80
Ub/V 4.00 6.01 8.02
A.原线圈所加电压小
B.变压器的铁芯漏磁
C.变压器的铁芯产生涡流
800　
BC
【解析】 (3)观察发现,Ua总是略小于Ub的一半,考虑从变压器的铁芯漏磁使得能量损耗,变压器的铁芯产生涡流使得能量损耗,从而导致电压比与匝数比有差别,故B、C正确;故Ub是原线圈电压,根据变压比可知,原线圈匝数为800。
(4)为了确保实验的安全,下列做法正确的是　　　　。
A.连接好电路后,可不检查电路是否正确,直接接通电源
B.因为使用电压较低,通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
C.为了人身安全,只能使用低压直流电源,所用电压不要超过12 V
D.为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测
D
【解析】 (4)为保证用电安全,连接好电路后,先检查电路是否正确,再接通电源,故 A错误;为保证用电安全,不可用手直接接触裸露的导线、接线柱,故B错误;本实验应使用交变电流,故C错误;为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,故D正确。
[例7] (实验方法与数据处理)在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中,可拆变压器如图所示。
(1)观察变压器的铁芯,它的结构和材料是　　　　。
A.整块硅钢铁芯
B.整块不锈钢铁芯
C.绝缘的铜片叠成
D.绝缘的硅钢片叠成
D
【解析】 (1)观察变压器的铁芯,它的结构和材料是绝缘的硅钢片叠成,A、B、C错误,D正确。
(2)为实现探究目的,保持原线圈输入的电压一定,通过改变原、副线圈匝数,测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是　　　　。
A.演绎法
B.等效替代法
C.控制变量法
D.理想实验法
C
【解析】 (2)为实现探究目的,保持原线圈输入的电压一定,通过改变原、副线圈匝数,测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法,A、B、D错误,C正确。
(3)某次实验中得到实验数据如下表所示,表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数,U1、U2分别为原、副线圈的电压,通过实验数据分析,你的结论是
　。
在实验
实验次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V
1 1 200 400 12.1 3.98
2 800 400 12.0 5.96
3 200 100 11.9 5.95
(4)原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢 发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律,分析下列可能的原因,正确的是　 　。
(多选)
A.变压器线圈中有电流通过时会发热
B.原、副线圈的电压不同步
C.铁芯在交变磁场的作用下会发热
D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
ACD
【解析】 (4)变压器线圈中有电流通过时会发热,线圈则有直流电阻,在线圈上会产生电压损耗,使输出电压减小,A正确;原、副线圈的电压是否同步,对输出电压无影响,B错误;铁芯在交变磁场的作用下会发热,使变压器输出的电能小于输入电能,使输出的电压减小,C正确;原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失,即有漏磁现象,由能量守恒定律可知,使输出电压减小,D正确。
提升·核心素养
变压器和分压器
「核心归纳」
变压器和分压器都能起到改变电压的作用,但二者有着本质区别,如图所示。
(1)变压器是一种电感性仪器,是根据电磁感应原理工作的;而分压器是一种电阻性仪器,是根据电阻串联分压原理工作的。
(2)变压器只能改变交流电压,不能改变直流电压;而分压器既可改变交流电压,也可改变直流电压。
(3)变压器可以使交流电压升高或降低;而分压器不能使电压升高。
(4)对于理想变压器,电压与线圈匝数成正比,即Uab∶Ucd=n1∶n2;而对于分压器,电压与电阻成正比,即Uef∶Ugh=Ref∶Rgh。
(5)若在cd间、gh间分别接入负载电阻R0后,对于变压器,Ucd不随R0的变化而变化;而对于分压器,Ugh将随R0的增大而增大,随R0的减小而减小。
(7)理想变压器的输入功率随输出功率的变化而变化,且始终相等,即P入=P出;而分压器空载时,输入功率P入=I2Ref不变。
[例题] 如图甲、乙所示电路中,当A、B接10 V交流电压时,C、D间电压为4 V,M、N接10 V直流电压时,P、Q间电压也为4 V。现把C、D间接4 V交流电压,P、Q间接4 V直流电压,下面选项可表示A、B间和M、N间电压的是(　　)
[A] 10 V,10 V [B] 10 V,4 V
[C] 4 V,10 V [D] 10 V,0
「典例研习」
B
【解析】 对于题图甲,当A、B作为输入端,C、D作为输出端时,相当于一个降压变压器,两边电压之比等于两边线圈的匝数之比,当C、D作为输入端,A、B作为输出端时,相当于一个升压变压器,电压比也等于匝数比,所以C、D接4 V交流电压时,A、B间将得到10 V电压。题图乙是一个分压电路,当M、N作为输入端时,上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比。但是当把电压加在P、Q两端时,电流只经过下面那个电阻,上面的电阻中没有电流,两端也就没有电势差,即M、P两点的电势相等。所以当P、Q接4 V直流电压时,M、N两端的电压也是4 V。故选B。
检测·学习效果
1.无线充电技术能实现能量的无线传输,其工作原理与变压器相同,如图是用无线充电设备给手机充电,下列关于无线充电的说法正确的是(　　)
[A] 充电设备中的线圈通恒定电流也可以对手机进行无线充电
[B] 充电设备中的电流与手机中的充电电流一定相等
[C] 充电的原理主要利用了自感
[D] 充电设备与手机不接触也能充电
D
【解析】 充电设备中的线圈通恒定电流时,其产生的磁场是恒定的,不能使手机产生感应电流,不能实现无线充电,A错误;充电设备与手机的充电电流不一定相等,就像变压器工作原理一样,原、副线圈匝数不一样,电流就不同,B错误;充电的原理主要利用了电磁感应的互感原理,所以充电设备与手机不接触也能充电,C错误,D正确。
2.某同学设计了一个充电装置,如图所示,假设永磁体的往复运动在螺线管中产生正弦式交变电流,电压最大值为U,理想变压器原线圈接螺线管,副线圈接充电电路,副线圈与原线圈匝数的比值为k(k>1),则副线圈两端电压的有效值为(　　)
D
3.有一个教学用的可拆变压器,如图甲所示,它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同),线圈外部还可以绕线。
(1)某同学用一多用电表的同一倍率电阻挡先后测量了A、B线圈的电阻值,指针分别对应图乙中的A、B位置,由此可推断　　　　(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。
A
(2)该实验中输入端所接电源最适合的是　　　　。
A.220 V交流电源
B.220 V直流电源
C.12 V以内低压直流电源
D.12 V以内低压交流电源
D
【解析】 (2)为保证学生安全,输入端应用12 V以内低压交流电源,故选D。
(3)如果把它看作理想变压器,现要测量A线圈的匝数,提供的器材有:一根足够长的绝缘导线、一个多用电表和低压交流电源。请完成实验步骤的填空:
a.用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈;
b.将A线圈与低压交流电源相连接;
c.用多用电表的　　 　　挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U;
d.则A线圈的匝数为　　　　(用题目中的物理符号表示)。
交流电压
(1)从中性面开始计时,写出发电机电动势瞬时值的表达式;
(2)求三个线圈的匝数之比及原线圈中的电流。
【答案】 (2)2∶4∶1　2.5 A
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