高中物理3 变压器课文配套ppt课件

这是一份高中物理3 变压器课文配套ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·素养奠基，闭合铁芯，交流电源，初级线圈，次级线圈，电动势，不改变，能量损失，①②③，关键能力·素养形成等内容，欢迎下载使用。

一、变压器的原理1.变压器的构造:由_________和绕在铁芯上的两个线圈组成,如图所示。
(1)原线圈:与_________连接的线圈,也叫_________。(2)副线圈:与_____连接的线圈,也叫_________。2.变压器的工作原理:变压器工作的基础是_____现象,电流通过原线圈时在铁芯中激发的磁场不仅穿过原线圈,也同时穿过___线圈,由于电流的大小、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____________。3.作用:改变交变电流的电压,_______(选填“改变”或“不改变”)交流电的周期和频率。
二、电压与匝数的关系1.理想变压器:没有_________的变压器。2.电压与匝数的关系:原、副线圈的电压之比,等于两个线圈的_____之比,即 3.两类变压器:(1)副线圈电压比原线圈电压低的变压器叫_____变压器。(2)副线圈电压比原线圈电压高的变压器叫_____变压器。
4.应用:(1)远距离输电中,升压和降压后提供给用户。(2)满足各种不同电压要求的用电设备。
5.关于变压器的原理和应用:解释符合科学实际的有:_______①变压器是利用互感现象实现了电能向磁场能再到电能的转化。②在理想变压器中原、副线圈的磁通量的变化率是一致的。③理想变压器的输入功率和输出功率相等。④输入交变电流的频率越高,输出交变电流的电压就越高。⑤变压器能改变所有交变电流的电压。⑥我们可以根据变压器线圈导线的粗细判断其匝数的多少。
一　理想变压器的变压和变流1.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。2.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 ,所以
3.电压关系:由于不计原、副线圈的电阻,因此原线圈两端的电压U1=E1,副线圈两端的电压U2=E2,所以 。当有n组线圈时,则有 …4.功率关系:对于理想变压器,不考虑能量损失,有P入=P出。5.电流关系:由功率关系,当只有一个副线圈时,有I1U1=I2U2,得 当有多个副线圈时,I1U1=I2U2+I3U3+…,得I1n1=I2n2+I3n3+…
【思考·讨论】　如图所示,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(原线圈)通过开关可以连接到交流电源的两端,另一个线圈(副线圈)连到小灯泡上。连接电路,接通电源,小灯泡能发光。
(1)两个线圈并没有连接,小灯泡为什么会发光?(科学思维)(2)小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压相等吗?如果不相等,与什么因素有关?(科学思维)(3)若将原线圈接在恒定的直流电源上小灯泡发光吗?为什么?(科学探究)
提示:(1)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,在右线圈中会产生感应电动势,右线圈作为电源给小灯泡供电,小灯泡就会发光。(2)左、右线圈中每一圈上磁通量的变化率 都相同,若左边匝数为n1,则U1=E1=n1 。若右边匝数为n2,则U2=E2=n2 ,故有 ;若忽略左边线圈的电阻则有U1=U电源,这样看来只要n1≠n2,小灯泡两端的电压与学生电源的输出电压就不相等。小灯泡两端的电压,即副线圈两端的电压与原、副线圈匝数比有关。(3)不发光,因为无法在副线圈中产生感应电动势。
【典例示范】　图甲中的变压器为理想变压器,原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10∶1,变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电,电阻R1=R2=R3=20 Ω和电容器C连接成如图甲所示的电路。其中,电容器击穿电压为8 V,各电表均为理想交流电表,开关S处于断开状态,则(　　)
A.电压表V的读数为10 VB.电流表A的读数约为0.05 AC.电阻R2上消耗的功率为2.5 WD.若闭合开关S,电容器会被击穿
【解析】选C。开关断开时,副线圈与R1和R2串联,电压表测量R2的电压,由图可知原线圈电压为100 V,所以副线圈电压为10 V,则电压表的读数是R2的电压为5 V≈7.07 V,故A错误;由A的分析可知,副线圈电流为I2= ,所以原线圈电流为I1= I2=0.025 A,故B错误;电阻R2上消耗的功率为P= R2=(0.25 )2×20 W=2.5 W,故C正确;当开关闭合时,R1与R3并联后和R2串联,电容器的电压为并联部分的电压,并联部分电阻为R并=10 Ω,所以并联部分的电压为UC= ,最大值为 <8 V,所以电容器不会被击穿,故D错误。
【规律方法】理想变压器的特点(1)电压表、电流表示数均为有效值。(2)理想变压器P入=P出。(3)变压器不改变频率,即原、副线圈交变电流频率相等。
【素养训练】1.如图所示的变压器电路中,三个定值电阻的阻值相同,理想变压器原、副线圈的匝数比为2∶1,在a、b端加上电压为U的交流电压,电键S断开时,电流表的示数为I,则S闭合后,电流表的示数为(　　)
【解析】选D。设每个电阻的阻值为R,电键S断开时,根据变流比,副线圈中的电流为2I,所以副线圈两端的电压为U2=2IR,根据变压比,原线圈两端的电压为4IR,结合串并联电路特点有U=4IR+IR=5IR;同理,当电键S闭合时,设电流表的示数为I1,副线圈中的电流为2I1,副线圈两端的电压为I1R,则原线圈两端电压为2I1R,则U=2I1R+I1R=3I1R,得到I1= I,故D正确,A、B、C错误。
2.如图所示,10匝矩形线框,在磁感应强度为0.2 T的匀强磁场中,绕垂直磁场的轴OO′以角速度100π rad/s匀速转动,线框电阻不计,面积为0.5 m2,线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连,副线圈接有两只灯泡L1和L2。已知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,开关断开时L1正常发光,且电流表示数为0.01 A,则(　　)
A.若开关S闭合,灯泡L1亮度不变,电流表示数将增大B.闭合开关后电压表示数为5 VC.灯泡L1的额定功率为3.14 WD.若从图示位置开始计时,线框中感应电动势的瞬时值为314sin100πt(V)
【解析】选A。若开关S闭合,输出电压不变,所以灯泡L1亮度不变;输出电压不变,输出端电阻减小,故输出电流增加,故输入电流也增加,电流表示数增大,故A正确;变压器的输入电压的最大值为:Um=NBSω=100π V,变压器输入电压的有效值为:U1= ,线圈匝数之比为10∶1,故闭合开关后电压表示数为5 π V,故B错误;开关断开时L1正常发光,且电流表示数为0.01 A,灯泡L1的额定功率等于此时变压器的输入功率,为:P=U1I1=50 π×0.01 W=0.5 π W=2.22 W,故C错误;从垂直中性面位置开始计时,故线框中感应电动势的瞬时值为:u=Umcsωt=100πcs100πt(V),故D错误。
【补偿训练】1.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数之比为20∶1,原线圈接正弦交流电源,副线圈接入“200 V　60 W”灯泡一只且灯泡正常发光。则(　　)A.电流表的示数为0.015 AB.电源输出功率为1200 WC.电流表的示数为6 AD.原线圈端电压为10 V
【解析】选A。从副线圈接入“200 V　60 W”灯泡一只,且灯泡正常发光这一条件可以看出,输出功率为60 W,由公式 得电流表读数是0.015 A,由 得原线圈端电压为4 000 V。
2.如图所示,为了浴室用电安全,某同学用理想变压器给浴室降压供电,理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1,原线圈输入交变电压u=311sin 100πt (V),已知照明灯额定功率为44 W,排气扇电动机内阻为1 Ω,电流表示数为2 A,各用电器均正常工作,电表均为理想电表。则(　　)A.电压表示数为62 VB.变压器的输入功率为186 WC.排气扇输出功率为43 WD.保险丝熔断电流不得低于2 A
【解析】选C。变压器输入交变电压u=311sin 100πt(V),有效值U=220 V,变压器原、副线圈匝数比为5∶1,所以副线圈电压U2=44 V,故A错误。电流表示数为2 A,所以输出功率P=44×2 W=88 W,所以变压器的输入功率为88 W,故B错误。照明灯的电流I1= A=1 A,则排气扇的电流为I2=2 A-1 A=1 A,则排气扇输出功率为P出=I2U2- r=1×44 W-12×1 W=43 W,选项C正确。变压器的初级电流为I= I次= A=0.4 A,故保险丝熔断电流不得低于0.4 A,选项D错误,故选C。
二　理想变压器的三个制约关系和动态分析1.理想变压器的制约条件:(1)电压制约:当变压器原、副线圈的匝数比 一定时,输出电压U2由输入电压U1决定,即U2= 。(2)电流制约:当变压器原、副线圈的匝数比 一定时,且输入电压U1确定时,原线圈中的电流I1由副线圈中的输出电流I2决定,即I1= 。
(3)功率制约:①变压器副线圈中的功率P2由用户负载决定,P2=P负1+P负2+…;②功率关系P1=P2=P负,即变压器的输入功率是由输出功率决定的。2.对理想变压器进行动态分析的两种常见情况:(1)原、副线圈匝数比不变,分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1。(2)负载电阻不变,分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况,进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1。
【典例示范】　如图所示,理想变压器原线圈的输入电压u一定,电路中的电表均为理想电表,当滑动变阻器的滑片由上向下滑动时,下列说法正确的是(　　) A.电流表 示数减小 B.电流表 示数增大C.电压表 示数减小 D.电压表 示数增大
【解析】选B。滑动变阻器的滑片由上向下滑动时,电阻R2减小,根据闭合电路欧姆定律,和R2串联的元件电流增大,所以 、 示数增大,故A错误,B正确;理想变压器原线圈的输入电压u一定,根据 知, 示数不变,故C错误;总电流增大,经过R1的电流也增大,其两端的电压也增大,而R1和R2总电压不变,所以R2两端电压减小,即电压表 示数减小,故D错误。
【规律方法】理想变压器动态问题的处理方法(1)首先抓住三个决定原则:输入电压U1决定输出电压U2;输出电流I2决定输入电流I1;输出功率P2决定输入功率P1。(2)把副线圈当作电源,研究副线圈电路电阻变化。(3)根据闭合电路的欧姆定律,判定副线圈电流的变化、功率的变化。(4)根据理想变压器的变压规律、变流规律和功率规律判定原线圈电流的变化及输入功率的变化。
【素养训练】1.(多选)(2020·全国Ⅲ卷)在图(a)所示的交流电路中,电源电压的有效值为220 V,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,R1、R2、R3均为固定电阻, R2=10 Ω,R3=20 Ω,各电表均为理想电表。已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示。下列说法正确的是(　　)A.所用交流电的频率为50 HzB.电压表的示数为100 VC.电流表的示数为1.0 AD.变压器传输的电功率为15.0 W
【解析】选A、D。由图(b)可知,T=0.02 s,所以f=50 Hz,A正确;由图(b)可知电流i2的最大值为Im= A,故有效值I2= =1 A,R2两端的电压U2=I2R2=10 V,由理想变压器的电压特点 可得原线圈的两端电压U1=100 V,所以电压表的示数为UV=220 V-100 V=120 V,B错误;由欧姆定律得IA= A=0.5 A,C错误;变压器副线圈的电流I=1 A+0.5 A=1.5 A,变压器传输的电功率P=U2I=10 V×1.5 A=15.0 W,D正确。
2.如图所示,甲为理想自耦变压器,A、P分别是可以滑动的触头。变压器输入图乙所示的交流电压,则(　　)A.滑动变阻器两端的电压等于220 VB.触头A向下滑动时,滑动变阻器消耗功率变大C.触头A向上滑动时,滑动变阻器两端电压变大D.触头A向下滑动时,滑动变阻器消耗功率变小
【解析】选B。变压器输入电压有效值为220 V,则由变压器次级线圈匝数大于初级线圈匝数,可知滑动变阻器两端的电压大于220 V,故A错误;触头A向下滑动时,初级线圈匝数减小,则次级线圈电压变大,滑动变阻器消耗功率变大,故B正确,D错误;触头A向上滑动时,初级线圈匝数增大,匝数比减小,故输出电压减小,滑动变阻器两端电压变小,故C错误。
【补偿训练】如图所示,一理想变压器初次级线圈的匝数比为3∶1,次级接三个相同的灯泡,设其中一个灯泡电流为I,电压为U;初级线圈中串有一个相同的灯泡L,则(　　)A.灯L的电压为3U　　　　　B.灯L的电流为3IC.灯L的电压为UD.灯L的电压无法计算
【解析】选C。本题需要先根据原副线圈电流比公式得出原线圈中的电流,由于四个灯泡相同,根据电流比求出L两端的电压;副线圈中总电流为I2=3I,根据原副线圈电流比公式 ,可得原线圈中的电流为I1=I,和副线圈中其中任意灯泡的电流相同,故可得灯L两端的电压为U,所以C正确;故选C。
三　科学探究——探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系1.实验目的:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系2.设计思路:利用教学用的可拆变压器进行探究。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。3.数据处理方法:(1)用表格的形式把原、副线圈的匝数与电压进行比较,寻找它们之间的关系。(2)得出探究的结果后,力求用准确而精练的语言把它们表述出来。如果可能,最好用数学关系式来表达。4.实验结论: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。
【思考·讨论】　(1)为什么原、副线圈的电压之比,不严格等于原、副线圈的匝数之比?(科学探究)提示:变压器线圈通过电流时会发热;铁芯在交变磁场的作用下也会发热。此外,交变电流产生的磁场也不可能完全局限在铁芯内。
(2)为什么说理想变压器是一个理想化模型?(科学探究)提示:有些变压器工作时的能量损失很小,可以忽略。我们把没有能量损失的变压器叫作理想变压器。理想变压器是一个理想化模型。
【典例示范】　某班物理实验课上,同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
(1)下列说法正确的是__________。 A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数B.变压器的原线圈接低压交流电,测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”C.可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响D.测量副线圈电压时,先用最大量程试测,大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量E.变压器开始正常工作后,铁芯导电,把电能由原线圈输送到副线圈F.变压器开始正常工作后,若不计各种损耗,在原线圈上将电能转化成磁场能,在副线圈上将磁场能转化成电能,铁芯起到“传递”磁场能的作用
(2)如图丙所示,某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端,副线圈接小灯泡。下列说法正确的是________。 A.与变压器未通电时相比较,此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力B.若仅增加原线圈绕制的圈数,小灯泡的亮度将保持不变C.若仅增加副线圈绕制的圈数,学生电源的过载指示灯可能会亮起(3)理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素;并证明: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,即
【解析】(1)为确保实验安全,应该降低输出电压,实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数,故A错误;变压器只能改变交流电的电压,原线圈输入交流电压,副线圈输出交流电压,应用多用电表的“交流电压挡”测量,故B错误;研究变压器电压和匝数的关系,用到控制变量法,可以先保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,研究副线圈匝数对副线圈电压的影响,故C正确;为了保护电表,测量副线圈电压时,先用最大量程试测,大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量,故D正确;变压器的工作原理是电磁感应现象,即不计各种损耗,在原线圈上将电能转化成磁场能,在副线圈上将磁场能转化成电能,铁芯起到“传递”磁场能的作用,不是铁芯导电,传输电能,故E错误,F正确。
(2)与变压器未通电时相比较,通电时,线圈产生磁性,对横条铁芯具有吸引力,若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力,故A正确;增加原线圈绕制的圈数,根据变压比可知,输出电压减小,灯泡的亮度降低,故B错误;增加副线圈绕制的圈数,根据变压比可知,输出电压增大,根据欧姆定律可知,输出电流增大,根据变流比可知,输入电流增大,学生电源的过载指示灯可能会亮起,故C正确。(3)理想变压器模型应忽略的次要因素如下:①不计漏磁,即通过原副线圈每匝线圈的磁通量都相等,因而不计磁场能损失;②不计原副线圈的电阻,因而不计线圈的热能损失;③不计铁芯中产生的涡流,因而不计铁芯的热能损失。
综上,理想变压器在传输能量时没有能量损失。根据法拉第电磁感应定律,原、副线圈产生的感应电动势分别为E1=n1 ,E2=n2 ,因理想变压器不计原、副线圈的电阻,则线圈两端的电压等于它产生的感应电动势,即U1=E1,U2=E2联立解得, 答案:(1)C、D、F　(2)A、C　(3)见解析
【素养训练】如图所示为一个教学用的简易变压器,两线圈的匝数未知,某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。(1)为完成该实验,除了选用电压表、导线外,还需要选用低压________(选填“直流”或“交流”)电源。 
(2)该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C,然后将A线圈接电源,用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压,记录在表格中,则线圈A的匝数为________匝,线圈B的匝数为________匝。 (3)为减小线圈匝数的测量误差,你认为绕制线圈C的匝数应该__________(选填“多一些”或“少一些”)更好。 
【解析】(1)变压器必须使用交流电源,直流电源不能让变压器正常工作。(2)设A、B、C的线圈匝数分别为n1、n2、n3,电压分别为U1、U2、U3,线圈电压和匝数成正比,有 (3)为减小线圈匝数的测量误差,绕制线圈C的匝数应该多一些。答案:(1)交流　(2)400　190　(3)多一些
【补偿训练】1.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中,(1)下列器材需要的有__________。 A.干电池组　　B.滑动变阻器　　C.学生电源D.直流电压表　　E.多用电表　　F.条形磁铁G.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)(2)变压器的工作原理是____________。 
(3)如图,当左侧线圈“0”“16”间接入12 V电压时,右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是__________。 A.6 V　　　B.4.3 V　　　C.2.1 V
【解析】(1)电源应是用来提供交流电压的,所以不能选择干电池,要选择有交流电输出的学生电源。故A错误,C正确;该实验不需要滑动变阻器。故B错误;测量交流电的电压不能使用直流电压表,可以用多用电表。故D错误,E正确;实验还需可拆变压器和导线,不需要条形磁铁,故F错误,G正确。(2)变压器的工作原理是:电磁感应。
(3)当左侧线圈“0”“16”间接入12 V电压时,左侧线圈的匝数为16n;右侧线圈接“0”“4”接线柱时,右侧线圈的匝数为4n;其中n为某一个常数;理想变压器线圈两端的电压与匝数的关系: ,如果是理想变压器,那么接线柱间输出电压是3 V,实验中考虑到漏磁、绕组导线中产生的焦耳热等因素,所以接线柱间输出电压要小于3 V,故A、B错误,C正确。答案:(1)C、E、G　(2)电磁感应　(3)C
2.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中:(1)原线圈中接入的电源是________; A.220 V交流电B.学生电源12 V以下直流输出C.学生电源12 V以下交流输出(2)对于实验过程,下列说法正确的是________。 A.为便于探究,应该采用控制变量法B.因为实验所用电压较低,通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路C.使用多用电表测电压时,先用中等量程挡试测,再选用恰当的挡位进行测量
【解析】(1)“探究变压器的电压与匝数的关系”实验中,变压器是改变电压,因此为了人身安全,原线圈两端只能使用低压交流电源,所用电压不超过12 V,故A、B错误,C正确。(2)探究变压器原副线圈两端的电压与匝数的关系,为便于探究,应该采用控制变量法,故A正确;实验通电时,用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路,这样无形之中,将人体并联在电路中,导致所测数据不准确,故B错误;使用多用电表测电压时,先用最高量程挡试测,再选用恰当的挡位进行测量,故C错误。答案:(1)C　(2)A
3.为探究变压器两个线圈的电压关系,张明同学设计如下实验中,操作步骤如下:①将原线圈与副线圈对调,重复以上步骤;②将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上,另一个作为副线圈,接上小灯泡;③闭合电源开关,用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压;④将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上。(1)以上操作的合理顺序是________(填步骤前数字序号)。 
(2)如图所示,在实验中,两线圈的匝数n1=1 600,n2=400,当将n1作为原线圈时,原线圈两端电压为16 V,副线圈两端电压为4 V;n1与n2对调后,原线圈两端电压为8 V时,副线圈两端电压为32 V,那么可初步确定,变压器两个线圈的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是________________(填写字母关系式)。 
【解析】(1)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中,首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上;再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上,另一个作为副线圈,接上小灯泡;闭合电源开关、用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压;最后将原线圈与副线圈对调,重复以上步骤;故以上操作的合理顺序是④②③①。
(2)根据法拉第电磁感应定律,原副线圈的磁通量的变化率相同,则感应电动势的大小与匝数成正比,两线圈的匝数n1=1 600,n2=400,当将n1作为原线圈时,U1=16 V,副线圈两端电压U2=4 V;当原线圈与副线圈对调后,U1′=8 V时,U2′=32 V,此时U2′为原线圈的电压,而U1′为副线圈的电压;由以上数据可得: 答案:(1)④②③①　 (2)
【拓展例题】考查内容:电压互感器和电流互感器【典例】为了测量高电压和强电流,常用到变压器的有关原理。如图所示,L1和L2是输电线,甲是电压互感器,乙是电流互感器。若电压互感器上下线圈的匝数比为1 000∶1,电流互感器上下线圈的匝数比为1∶100,并且知道电压表示数为220 V,电流表示数为10 A,下列说法正确的是(　　)A.两输电线的电压为220 VB.L2中的电流强度为10 AC.电路中输送的功率为2.2×108 WD.两输电线间的电阻为22 Ω
【解析】选C。甲图的原线圈两端接电源两端的电压,所以是电压互感器,已知n1∶n2=1 000∶1,电压表示数为U2=220 V,根据 可得传输电压为U1=2.2×105 V,选项A错误。乙图中的原线圈串联接入输电线的一根导线,所以是电流互感器,已知n3∶n4=1∶100,电流表示数为I4=10 A,根据 可得传输电流为:I3=1 000 A,选项B错误。输电线中输送的功率为P=U1I3=2.2×108 W,选项C正确。两输电线间的电阻无法求得,选项D错误;故选C。
1.(2020·江苏高考)电流互感器是一种测量电路中电流的变压器,工作原理如图所示。其原线圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接在电流表上。则电流互感器(　　)A.是一种降压变压器B.能测量直流电路的电流C.原、副线圈电流的频率不同D.副线圈的电流小于原线圈的电流
【解析】选D。原线圈匝数较少,电流互感器是一种升压变压器,A选项错误。电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象,只可以测量交变电流,B选项错误。电流互感器不会改变电流的频率,只改变电流的大小,故原、副线圈电流的频率相同,C选项错误。原线圈匝数较少,根据I1n1=I2n2,电流互感器是一种降电流的变压器,副线圈的电流小于原线圈的电流,D正确。
2.如图是“探究变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验示意图,a线圈接交流电源,b线圈接交流电压表,不计两线圈的内阻,在实验过程中(　　) A.只增加b线圈的匝数,电压表的示数一定增大B.只增加a线圈的匝数,电压表的示数一定增大C.同时增加a、b两线圈的匝数,电压表的示数一定增大D.只改变a线圈两端的电压,电压表的示数不变
【解析】选A。根据 ,解得:Ub= Ua,若只增加b线圈的匝数,电压表的示数一定增大,若只增加a线圈的匝数,电压表的示数一定减小,故A正确,B错误;根据 ,解得:Ub= Ua,则电压表的示数应与a、b两线圈的匝数比有关,故C错误;根据 ,解得:Ub= Ua,则只改变a线圈两端的电压,电压表的示数改变,故D错误。
3.如图所示,变压器原线圈接交流高压,降压后通过输电导线给用电器供电,当电键S断开时,图中电压表示数U和电流表示数I的变化是(　　)A.U、I均变大　　　　　　　B.U变大,I变小C.U、I均变小D.U变小,I变大
【解析】选B。变压器输入电压不变,输出电压不变。当电键S断开时,副线圈回路中总电阻增大,干路电流减小,原线圈电流随着减小,即电流表示数变小;对于副线圈回路,因总电压不变,电流减小,则与电压表并联的电阻R分担的电压增大,即电压表示数变大。故B正确,A、C、D错误。
4.如图所示,一台有两个副线圈的变压器,原线圈匝数n1=1 100,接入电压U1=220 V的电路中。(1)要求在两组副线圈上分别得到电压U2=6 V,U3=110 V,它们的匝数n2、n3分别为多少?(2)若在两副线圈上分别接上“6 V,20 W”“110 V,60 W”的两个用电器,原线圈的输入电流为多少?
【解析】(1)变压器电压比等于匝数比 有 所以n2=30,n3=550。(2)两组副线圈上电压分别为U2=6 V,U3=110 V,在两副线圈上分别接上“6 V,20 W”“110 V,60 W”的两个用电器时,这两个用电器都能正常工作,所以这两个用电器实际消耗的功率就为20 W和60 W。又因为理想变压器的输入功率等于输出功率,所以P1=P2+P3。即I1·U1=20 W+60 W=80 W,因为U1=220 V,所以I1=0.36 A答案:(1)n2=30,n3=550　(2)0.36 A
【新思维·新考向】情境:如图所示,100匝矩形导线框处于磁感应强度大小B= T 的水平匀强磁场中,线框面积S=0.5 m2,线框电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω=100π rad/s匀速转动,并与理想变压器原线圈相连,副线圈中接一只“220 V,60 W”的灯泡。
问题:若电流表为理想交流电表。求:(1)线圈从图示位置开始计时,产生感应电动势瞬时值的表达式。(2)为使灯泡正常发光,理想变压器的匝数比。(3)理想交流电流表的示数。