第4讲　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

第4讲实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系一、实验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。二、实验原理1．实验电路图2．实验方法：控制变量法(1)U1、n1一定，研究n2和U2的关系。(2)U1、n2一定，研究n1和U2的关系。三、实验器材学生电源(低压交流)、可拆变压器(配备几个不同匝数的线圈)、多用电表、导线若干。四、实验步骤1．保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。(1)选择n1＝400匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。(2)调节选择开关使原线圈两端电压为5V。(3)将多用电表与副线圈n2＝200匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。(4)将n2、U2、n1、U1记录在表格一中。表格一U1＝5V，n1＝400匝(5)改变副线圈的匝数n2，重复上述步骤，将数据记录在表格一中。实验次数123n2/匝

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2．保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。(1)将1中的原线圈作为副线圈，副线圈作为原线圈。(2)选择n2＝400匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。(3)将选择开关拨至5V挡。(4)将多用电压与副线圈n1＝200匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。(5)将n2、U2、n1、U1记录在表格二中。表格二U1＝5V，n2＝400匝(6)改变原线圈的匝数n1，重复上述步骤，将数据记录在表格二中。实验次数123n1/匝

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五、数据处理分析表格一和表格二可知，理想变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比等于两个线圈的匝数n1、n2之比。六、注意事项1．要事先推测副线圈两端电压的可能值。2．为了人身安全，只能使用低压交流电压，所用电压不要超过12V，即使这样，通电时不要用手接触裸露的导线、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，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。4．连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查，然后请老师确认，只有这时才能接通电源。七、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(铜损)造成误差。3．铁芯中有磁损耗，产生涡流造成误差。考查点(一)实验原理与操作1．某物理兴趣小组选用匝数可调的可拆变压器来探究“变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验：(1)原、副线圈中接入的是__________；A．副线圈接直流电流表B．副线圈接交流电压表C．原线圈中接入低压交流电D．原线圈中接入12V以下的直流电(2)该小组继续做实验，在输入电压不变的前提下，先保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；然后保持副线圈的匝数不变，减少原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压________(选填“增大”“减小”或“不变”)答案：(1)BC

(2)增大2．在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，操作步骤如下：①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；②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；③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；④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。(1)以上操作的合理顺序是________(只填步骤前数字序号)；(2)如图所示，在实验中，两线圈的匝数n1＝1600，n2＝400，当将n1做原线圈时，U1＝16V，副线圈两端电压U2＝4V；原线圈与副线圈对调后，当U1′＝8V时，U2′＝32V，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________。考查点(二)数据处理与误差分析3．在“探究变压器原、副线圈两端电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如下表所示。(1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中。(2)本实验可得出结论：在误差允许的范围内，变压器线圈两端电压与匝数关系为____________(用题目中给出的字母表示)。(3)该变压器是________(选填“升压”或“降压”)变压器。4．一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________(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，然后将简易变压器的A、B两线圈依次接电源，用电压表分别测出线圈A，线圈B及线圈C两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈A的匝数为________匝，线圈B的匝数为________匝。A线圈电压B线圈电压C线圈电压8.0V3.8V0.2V(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________(填“多一些”或“少一些”)更好。答案：(1)交流(2)400

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(3)多一些考查点(三)实验的综合创新考查5．有一个教学用的可拆变压器，其铁心粗细一致，如图所示，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)，线圈外部还可以再绕线圈。(1)某同学用多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图中的a、b位置，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。(2)如果把该变压器看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成以下实验步骤：①用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈；②将A线圈与低压交流电源相连接；③用多用电表的“交流电压”挡分别测量A线圈的输入电压UA和________(选填“绕制”或“B”)线圈的输出电压U；④则A线圈的匝数为________(用已知和测得量的符号表示)。6．在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验中，小李同学采用了如图所示的可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。(1)实验还需下列器材中的________；(2)实验中，上图中变压器的原线圈接“0、8”接线柱，副线圈接线“0、4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V，则所接电源电压