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

的关系开始0103实验知能·系统归纳迁移应用·发展素养第4讲实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系(基础实验)一、理清原理与操作实验原理图实验方法：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。操作要领(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。(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。续表二、掌握数据处理方法将两种情况下所测数据分别列表，通过分析可知，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。三、扫描实验盲点1．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。2．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。题组(一)实验原理与操作1．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究。(1)关于实验操作，下列说法正确的是__________。A．为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12VB．实验通电时，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(2)在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，副线圈两端的电压将__________(选填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)实验操作中，为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V，故A正确；实验通电时，不可用手接触裸露的导线、接线柱等，故B错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故C错误。(2)在实验中，保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，根据变压器变压公式，副线圈两端的电压将增大。答案：(1)A

(2)增大2．有一个教学用的可拆变压器，如图1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欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图2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．220V交流电源B．12V以内低压直流电源C．36V安全电压D．12V以内低压交流电源(3)如果把图1的可拆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：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源。请完成实验步骤的填空：①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。②将__________(选填“A”或“B”)线圈与低压交流电源相连接。③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。④则A线圈的匝数为____________。3．在探究变压器原、副线圈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“0、4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0V，则所接电源电压挡位可能为________。A．18.0V

B．10.0V

C．5.0V

D．2.5V解析：(1)本实验中，变压器的原线圈应接在交流电源上；为了知道原、副线圈的电压比和线圈匝数比之间的关系，还需要用交流电压表。故学生电源和交流电压表两个器材不能缺少。答案：(1)BC

(2)A题组(二)数据处理与误差分析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，除了选用交流电压表、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。(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”“少一些”)更好。解析：(1)需要选用低压交流电源，才能产生交变的磁场。A线圈电压B线圈电压C线圈电压8.0V3.8V0.2V答案：(1)交流(2)400

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(3)多一些5．(2023·浙江衢州模拟)某实验小组用如图所示电路探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”，图中变压器为可拆变压器。实验提供的器材有：(1)电源应选________，测量电压应选__________。(均选填字母代号)(2)若用匝数N1＝100匝和N2＝200匝的变压器做实验，在原线圈N1的两端分别加上2V、4V、6V和8V的电压，测量出副线圈两端的相应的电压，记录在下面的表格中。表格中第2次实验，副线圈上电压的示数如图丙所示，电压量程为0～10V交流电压挡，读数为______________V，并计算出此次实验U1∶U2＝__________。(3)根据实验数据可得结论_________________________________。(4)导致实验误差的原因可能是__________。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解析：(1)实验需要提供交流电源，干电池只能提供直流电源，所以电源应选学生电源，实验中要测量的是交流电压，故不能选直流电压表，只能选用多用电表。(2)电压量程为0～10V交流电压挡，测交流电压应读多用电表刻度线的中间一行，故读数为7.8V。则计算出此次实验中U1∶U2＝1∶1.95。(3)根据实验数据可得，在误差允许的范围内，理想变压器的原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比。(4)原线圈输入电压大小不会影响电压比和匝数比，故A错误；变压器的铁芯