《电工与电子技术及应用》变压器（1） （讲义）安徽省加工制造考点讲练测

编写说明：安徽省《加工制造类专业考点讲练测》专辑，是依据《安徽省普通高校对口招生考试加工制造类专业课考试纲要》编写的。紧密围绕加工制造类专业课考纲所涉及的三门高考课程的25个考点，精心编撰了58套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、概念回顾、概念强化题、高考真题或高考模拟题、课堂练习、课堂小结以及课后测验等九个环节。 本讲属于《加工制造类专业考点讲练测》的第40套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有安徽省《加工制造类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 安徽省《加工制造类考点讲练测》 【电工与电子技术及应用】 40.变压器（1） 讲义 [考纲要求] 1.识记磁场及其基本物理量 2.识记磁场对电流的作用 3.识记电磁感应 [思维导图] [知识梳理] 一、磁场及其基本物理量 1.磁场 (1)定义：在磁体的周围有一个磁力相互作用的空 间称为磁场。磁体间的相互作用力是通过磁场传送 的，这种力称为磁场力。同名磁极相互排斥，异名磁极 相互吸引。磁场有大小也有方向，规定小磁针的北极(N 极)所指的方向为磁场的方向。 (2)磁感线：在磁场中画出一些互不相交的闭合曲 线，这些曲线称为磁感线。磁感线上每一点的切线方 向都与该点的磁场方向相同。 (3)电流的磁效应：不仅磁铁能产生磁场，电流也 能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。 电流周围磁场的方向取决于电流的方向。磁场方向与电流方向的关系可以用右手螺旋法则来确定。 2.安培定则(右手螺旋法则) 电流产生的磁场方向可以用安培定则(右手螺旋法则)判定。 (1)通电直导体周围的磁场方向判定方法：右手握 住导线并把拇指伸开，拇指指向电流方向，四指环绕的 方向是磁场方向。如图1所示。当把通电直导线弯 曲，即形成环形电流，其磁场如图2所示。 (2)通电螺线管的磁场方向判定方法：用右手握住 螺线管，弯曲的四指方向与电流方向一致，拇指所指的 方向就是通电螺线管内部磁感线的方向，如图3所示。 3.基本物理量 (1)磁感应强度(B)：衡量磁场中各点的方向和强 弱程度的物理量，称为磁感应强度。 大小： (条件：导线垂直于磁场方向)。其中 F 为导线受到的磁场力，I 为导线通过的电流，l 为 导 线的长度。 B 可用高斯计测量，用磁感线的疏密可形象表示 磁感应强度的大小。 单位 ：F 的单位为N(牛顿) ,I 的单位为A(安培), l 的单位为m (米) ,B 的单位为T (特斯拉)。 B 是矢量，方向为该点的磁场方向。 匀强磁场：磁场中各点磁感应强度的大小和方向 都相同的磁场叫匀强磁场。 (2)磁通量(φ):磁通量是描述磁场在某一范围内分布情况的物理量。 大小：φ=BA(条件：①B⊥A;② 匀强磁场),其中 A 为截面积。 单位：韦伯(Wb)。 Φ是标量，只有大小，没有方向。 (3)磁导率(μ):磁导率是表示媒介质导磁性能的 物理量，单位为亨/米(H/m)。 真空中的磁导率μo=4π×10-7H/m。相对磁导率的公式为 μr<1 为反磁性物质；μr>1为顺磁性物质；μr>1为铁磁性物质。前面两种为非铁磁性物质，μ≈1,铁磁性物质μ不是常数。 2、 磁场对电流的作用 1.力的大小 (1)当电流方向与磁场方向垂直时磁场力最大，F=BIL (适用于一小段通电导线和匀强磁场)。 (2)若电流方向与磁场方向平行，则F=0, 此时磁场力最小。 (3)若电流方向与磁场方向之间有一夹角α,则F=BIlsinα。 单位：F 的单位为N(牛顿) ;L 的单位为m (米);B 的单位为T (特斯拉)。 2.力的方向可用左手定则来判断。 3.左手定则：伸开左手，拇指与其余四指垂直，并 与手掌在一个平面内，手心对准N 极，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流的方向，拇指所指的方向就是 安培力的方向。 三、电磁感应 1. 电磁感应现象：利用磁场产生电流的现象称为 电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。 2.产生感应电流的条件 (1)闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动 时，电路中就有电流产生。 感应电动势e=BLvsina 感应电流方向用右手定则来判断：伸开右手，使拇 指与其余四指垂直，并且都与手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿过手心，手心对准N 极，拇指指向导体运 动方向，这时四指所指的方向为感应电流的方向。 (2)当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电 路中就有电流产生。 感应电动势 楞次定律：感应电流的方向总是使感应电流产生 的磁场阻碍原磁通量的变化。 3. 自感现象和互感现象 (1)自感：由于通过线圈本身的电流发生变化而引 起的电磁感应现象叫自感现象，在自感现象中产生的 感应电动势称为自感电动势。 自感电动势 方向：用楞次定律判断。 (2)互感：当一个线圈中的电流发生变化时，引起邻近的另一个线圈中产生感应电动势和感应电流的现象叫互感现象，由此而产生的电动势叫互感电动势。 4.涡流：当线圈通以交流电流时，就会产生交变的磁场，处在该交变磁场中的铁心会产生感应电流，它围绕磁感线呈旋涡状流动，故称涡流。 (1)危害：使铁心发热，温度升高，使材料绝缘性能 下降，甚至破坏绝缘造成事故。 (2)损耗：铁心发热，使一部分电能转换成热能白 白浪费。 (3)减小涡流的措施：铁心用涂有绝缘漆的薄硅钢 片叠压制成。 5.磁滞与磁性材料 (1)磁滞：当铁心线圈通入交流电时，铁心会随交 流电的变化而被反复磁化。在磁化过程中，磁通的变 化滞后于电流的变化，这种现象称为磁滞。 (2)磁滞回线：反复磁化形成的封闭曲线称为磁滞回线。 (3)磁滞损耗：铁磁材料被反复磁化要消耗一定的 能量，称为磁滞损耗。磁滞损耗是引起铁心发热的原 因之一。 (4)软磁材料：磁滞损耗小的铁磁材料，称为软磁 材料，特点是磁滞回线狭长，面积小。 (5)硬磁材料：磁滞损耗大的铁磁材料，称为硬磁 材料，特点是磁滞回线宽，面积大。 [师生互动] 1.什么是磁场？ 【答案】(1)定义：在磁体的周围有一个磁力相互作用的空 间称为磁场。磁体间的相互作用力是通过磁场传送 的，这种力称为磁场力。同名磁极相互排斥，异名磁极 相互吸引。磁场有大小也有方向，规定小磁针的北极(N 极)所指的方向为磁场的方向。 2.什么是电流的磁效应？磁场方向应如何确定？ 【答案】电流的磁效应：不仅磁铁能产生磁场，电流也 能产生磁场，这种现象称为电流的磁效应。 电流周围磁场的方向取决于电流的方向。磁场方向与电流方向的关系可以用右手螺旋法则来确定。 3.简述通电直导体和通电螺线管得磁场方向判定方法。 【答案】(1)通电直导体周围的磁场方向判定方法：右手握 住导线并把拇指伸开，拇指指向电流方向，四指环绕的 方向是磁场方向。（2）通电螺线管的磁场方向判定方法：用右手握住 螺线管，弯曲的四指方向与电流方向一致，拇指所指的 方向就是通电螺线管内部磁感线的方向 4.产生感应电流有什么条件？ 【答案】(1)闭合电路中的一部分导体做切割磁感线运动时，电路中就有电流产生。 (2)当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中就有电流产生。 5.什么是自感电动势和互感电动势？ 【答案】(1)自感：由于通过线圈本身的电流发生变化而引 起的电磁感应现象叫自感现象，在自感现象中产生的 感应电动势称为自感电动势。 (2)互感：当一个线圈中的电流发生变化时，引起邻近的另一个线圈中产生感应电动势和感应电流的现象叫互感现象，由此而产生的电动势叫互感电动势。 [概念强化] 1.（单项选择题）变压器和电动机的 铁心一般用具有绝缘层的硅钢片叠成，其目的是（ ）。 A.减小涡流损耗 B.减轻铁心重量 C.加强绝缘，防止触电 D.增大面积，便于散热 【答案】A 2.（单项选择题）硬磁材料的特点为（ ）。 A.不易磁化，不易退磁 B. 容易磁化，容易退磁 C.很易磁化，很难退磁 D.以上都不对 【答案】A 3.（单项选择题）空心线圈插入铁心后（ ） A.磁性将大大增强 B.磁性将减弱 C.磁性不变 D.不能确定 【答案】A 4.（单项选择题）下列常用于制造电 机、变压器和电器的铁心的铁磁材料为（ ）。 A.硬磁材料 B. 矩磁材料 C.永磁材料 D.软磁材料 【答案】D 5.（填空题）铁磁物质根据其磁滞回线不同可分为_______、_______和 _______。 【答案】软磁材料 硬磁材料 矩磁材料 6.（简述与计算题）一台三相交流电动机，定子绕组作三角形联结于UL=380V的对称三相电源上，其相电流Ip=3.8A,功率因数cosφ=0.6。试求每相绕组的阻抗|Z|、电阻R及感抗Xz。 【答案】 绕组作三角形联结，则 V [高考模拟] 1.（单项选择题）下列说法正确的是（ ）。 A.磁滞回线包围的面积越小，磁滞损耗越大 B. 磁滞回线包围的面积大小与磁滞损耗无关 C.剩磁和矫顽磁力越大的铁磁性物质，磁滞损耗就 越大 D.以上都不对 【答案】C 2.（单项选择题）在磁感应强度为B的匀强磁场中，放入一面积为S的导线框，线圈平面与磁场方向的夹角为θ,则通过 该导线框的磁通为（ ）。 A.Φ=BS B.Φ=BScos θ C.φ=BSsin θ D.以上都不对 【答案】C 3.（单项选择题）磁感应强度B 与磁通更的关系是（ ）。 A.磁感应强度B大，磁通Φ就小 B.磁通Φ大，磁感应强度B就大 C.磁通Φ和磁感应强度B成正比 D.磁感应强度B等于磁通更与它在垂直方向所通 过的面积S的比值 【答案】D 4.（单项选择题）判定磁场对通电导线的作用力时，左手四指指向的是（ ）。 A.磁感应强度B的方向 B.作用力的方向 C.速度V的相反方向 D.电流的方向 【答案】D 5.（单项选择题）磁通量的单位为（ ） A.亨利 B.法拉 C.韦伯 D.特斯拉 【答案】C 6.（单项选择题）下列物理量与单位对应错误的是（ ） A.磁导率H/m B.磁通量 Wb C.磁感应强度T D.磁场强度H 【答案】D 7.（单项选择题）匀强磁场中各点磁感应强度的特点是（ ） A.大小相同，方向相同 B.大小不同，方向不同 C.大小和方向不同 D.大小不同，方向相同 【答案】A 8.（单项选择题）判断感应电流产生的磁场方向应采用（ ） A.左手定则 B.安培定则 C.右手定则 D.欧姆定律 【答案】B 9.（单项选择题）关于磁场，下列说法正确的是 （ ） 磁体是磁场的唯一来源 B.磁力线起于N极，止于S极 C.磁场具有力和能的性质 D.磁场的方向为小磁针S 极的受力方向 【答案】C 10.（填空题）磁导率μ是表示物质________的物理量，铁磁性物 质的相对磁导率μ>________ 【答案】导磁性能 1 11.（填空题）在匀强磁场中，原来载流导体所受的磁场力是F,若电流增加到原来的两倍，而导线的长度减少一半，这时载流导体所受的磁场力为________ 【答案】F 12.（填空题）由于通过线圈________发生变化所产生的感应电 动势称为自感电动势。自感电动势用公式表示为e=________ 【答案】本身的电流 13.（简述与计算题）如图所示电路中， E=10V,整个回路的电阻为5欧，导体AB的长度为0.1m,磁感应强度B为0.2T。 试：(1)在图中标出导体AB 所受电磁力的方向；(2)计算导体AB 所受电磁力的大小。 【答案】（1）右下 （2）F=BIL=0.2(10/5)0.1N=0.04N [课堂练习] 1.（单项选择题）A/m 是（ ）的单位。 A.磁感应强度 B.磁通 C.磁导率 D.磁场强度 【答案】D 2.（单项选择题）如图所示，A、B 两个小磁针静止时，磁极的指向是（ ） A.N极都指向右 B.B的N极指向右，A的N极指向左 C.N极都指向左 D.A的N极指向右，B的N极指向左 【答案】B 3.（单项选择题）关于电流的磁场，正确的说法是（ ） A.直线电流的磁场，只分布在垂直于导线的某一个平面上 B.直线电流的磁场是一些同心圆，距离导线越远磁感线越密 C.通电螺线管的磁感线分布与条形磁铁相同，在管内无磁场 D.直线电流、通电螺线管、环形电流的磁场方向都可用安培定则来判断 【答案】D 4.（单项选择题）导体 AB 中的电流方向如图所示，小磁针将（ ） A.小磁针顺时针转动 B.小磁针N 极垂直纸面向外转动 C.小磁针逆时针转动 D.小磁针N 极垂直纸面向里转动 【答案】D 5.（简述与计算题）如图所示，说明磁极A、B的名称并判断导体 C的受力方向。 【答案】磁极A,B分别为N、S；水平向左 [课堂小结] 电磁相关知识 1、 磁场及其基本物理量 （1）安培定则 2、 磁场对电流的作用 （2）左手定则 3、 电磁感应 学科网（北京）股份有限公司 $$