3.3 变压器-2022-2023学年高二物理下学期同步学案+典例+练习（人教版2019选择性必修第二册）

3.3 变压器 基础知识梳理 一、变压器的原理 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原线圈，与负载连接的线圈叫作 ． 2．原理：互感现象是变压器工作的 ．原线圈中电流的大小、 在不断变化，铁芯中激发的磁场也不断变化，变化的磁场在 中产生感应电动势． 二、电压与匝数的关系 1．理想变压器：没有能量损失的变压器叫作 ，它是一个理想化模型． 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＝. 3．两类变压器 副线圈的电压比 的电压低的变压器叫作 ；副线圈的电压比原线圈的电压高的变压器叫作 ． 三、变压器中的能量转化 原线圈中 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，在副线圈中产生了 ，磁场的能量转化成了 的能量． 典型例题分析 考点一：变压器原理与结构 【例1】如图所示，为某种燃气灶点火装置原理图。转换器把直流电压转换为最大值为的正弦交流电压，加在一理想变压器的原线圈上，变压器原副线圈的匝数分别为、，当钢针与金属板间的电压大于时，就会在钢针和金属板间引发电火花进而点燃气体。对此，下列说法正确的是（　　） A．图中电压表的示数为 B．图中的变压器为降压变压器 C．该理想变压器的匝数比应小于 D．要使点火装置正常工作，转换器输出的一定为正弦交流电 【变式练习】 1．如图所示为某款手机充电器，其铭牌标识如下：“输入：AC、220V、50Hz”，“输出：DC、3V、6V、9V、12V”，“电流：1000mA1500mA”，该充电器正常工作时，下列说法正确的是（　　） A．输入电压的最大值为220V，频率为50Hz B．充电器输出功率的变化范围为3W18W C．充电器内部变压器的原线圈匝数小于副线圈匝数 D．充电器内部变压器输入电压的频率大于输出电压的频率 2．无线充电是近年发展起来的新技术，无线充电技术与变压器相类似，通过分别安装在充电基座和接收能量装置上的线圈，利用产生的磁场传递能量。如图所示，充电基座接上220V，50Hz家庭用交流电，受电线圈接上一个理想二极管（正向电阻可看作零，反向电阻可看作无穷大）给手机电池充电。已知手机电池的充电电压为5V，假设在充电过程中基座线圈的磁场全部穿过受电线圈而无能量的损失，下列说法正确的是（　　） A．受电线圈之所以能够给手机电池充电是因为受电线圈发生了自感现象 B．220V，50Hz家庭用交流电电流方向每秒变化50次 C．基座线圈和受电线圈的匝数比为44：1 D．受电线圈两端的输出电压的电压峰值为10V 考点二：理想变压器 【例2】如图甲所示，一理想变压器的原、副线圈匝数比为10：1，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电源，为定值电阻，R为滑动变阻器，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．副线圈两端交变电压的表达式为 B．在t=0.05s时刻，电压表的示数为 C．滑片向下移动过程中，电压表和的示数不变，的示数变小 D．滑片向下移动过程中，电流表示数变大，滑动变阻器R消耗的功率变大 【变式练习】 1．如图所示，导体棒ab垂直放在水平面内两根平行固定导轨上，导轨右端与理想变压器原线圈A相连，线圈C接图示电路，线圈A与线圈C的匝数比不计导体棒、导轨的电阻；两导轨间距为20cm；磁感应强度B为0.2T，方向竖直向上；，，滑动变阻器（阻值），为理想交流电压表。导体棒在外力作用下做往复运动，其速度随时间变化关系符合。以下说法不正确的是（　　） A．电压表示数为4V B．滑动变阻器滑片向下滑动时变压器输出功率减小 C．滑动变阻器滑片滑到正中间位置时的热功率为0.4W D．滑片由最上端滑到最下端的过程中与消耗的总功率逐渐增大 2．手机无线充电技术越来越普及，图甲是某款手机无线充电装置，其工作原理如图乙所示，其中送电线圈和受电线圈的匝数比，两个线圈中所接电阻的阻值均为R。当ab间接上220V的正弦交变电源后，受电线圈中产生交变电流给手机快速充电，这时手机两端的电压为5V，充电电流为2A。若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A．R的值为18.25Ω B．快速充电时，cd间电压 C．快速充电时，送电线圈的输入功率为88W D．快速充电时，受电线圈的输出功率为85W 考点三：电压与电流互感 【例3】高压输送过程中的高电压、大电流，我们一般用电压互感器和电流互感器进行测量。如图所示为两个互感器，在图中圆圈内a、b表示电表，已知电压