2025高考物理复习探究变压器原副线圈电压与匝数的关系课件教案练习题

第十二章交变电流电磁振荡与电磁波传感器实验十四探究变压器原、副线圈电

压与匝数的关系基础梳理夯根基考点研析提能力内容索引课时测评基础梳理夯根基一、实验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。二、实验原理与器材1．实验原理(1)实验电路图(2)实验方法：控制变量法①U1、n1一定，研究n2和U2的关系。②U1、n2一定，研究n1和U2的关系。2．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、开关、导线若干。三、实验步骤与操作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。(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。表格一U1＝5V，n1＝400匝实验次数123n2/匝

U2/V

2.保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，改变原线圈的匝数n1，研究n1对副线圈电压U2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)调节选择开关使原线圈两端电压为5V。(4)将多用电表与副线圈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。(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。表格二U1＝5V，n2＝400匝实验次数123n1/匝

U2/V

四、实验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。五、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造成误差。3．铁芯中有磁损耗，产生涡流造成误差。4．多用电表的读数存在误差。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，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，大致确定被测电压后再选择适当的挡位进行测量。返回考点研析提能力类型一教材原型实验

在“探究变压器原、副线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲、乙所示。(1)观察变压器的铁芯，它的结构和材料是________。(填选项前的字母)A．整块硅钢铁芯

B．整块不锈钢铁芯C．绝缘的铜片叠成

D．绝缘的硅钢片叠成例1√变压器的铁芯结构和材料是绝缘的硅钢片叠成，故选D。(2)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是________。(填选项前的字母)A．控制变量法

B．等效替代法C．整体隔离法

D．理想模型法√实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故选A。(3)现另有一个教学用的可拆变压器，如图丙所示，它由两个外观基本相同和粗细相同的同种导线绕成的线圈A、B组成，线圈外部还可以绕线。如果把它看成理想变压器，A、B线圈的匝数比为k，则当A线圈接在电压为U1的蓄电池两端以后，B线圈的输出电压为____。由于A线圈接在电压为U1的蓄电池两端，输入电流为直流电流，因此无法在B线圈中产生感应电流，故B线圈的输出电压为0。0(4)如果把它看成理想变压器，则A、B线圈上的交变电流一定具有相同的________。A．电压B．电流C．功率√由理想变压器原理可知，理想变压器原、副线圈两端的交变电流功率不变，故选C。(2023·云南昆明高三期中)在探究“变压器的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图甲、乙所示。(1)为了确保实验的安全，下列说法正确的是______。A．为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过16VB．为使接触良好，通电时应用手直接捏紧裸露的接线柱C．为确保多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测例2√变压器只能使用交变电压，不能使用低压直流电源，A错误；

为使接触良好，应该拧紧接线柱，但不能用手直接捏紧裸露的接线柱，B错误；为了确保多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，C正确。故选C。(2)变压器铁芯是利用由相互绝缘的薄硅钢片平行叠压而成的，而不是采用一整块硅钢。①铁芯Q安放在铁芯P上时，硅钢片应平行于图丙中的________A．平面abcd

B．平面abfeC．平面abgh

D．平面aehd②这样设计的原因是____________________________。√①变压器正视图如题图丙所示。硅钢片的作用是形成闭合磁路，硅钢片中磁场变化引起平行abcd平面的感应电流，所以为了减小涡流产生的热量，硅钢片应垂直于abcd，即平行于平面aehd。故选D。②这样设计的原因是减小涡流，提高变压器的效率。减小涡流，提高变压器的效率(3)观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数____(选填“多”或“少”)。观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈为低压线圈，电流大，匝数少。少(4)用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器，实验测量数据如表：根据测量数据可判断出变压器的原线圈为____(选填“a”或“b”)。Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98由于实验所用的变压器会产生电能损耗，其实际测量得到的副线圈电压将小于利用理想变压器变压公式得到的值，所以根据测量数据可判断出变压器的原线圈为b。b对点练．某同学在实验室进行探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的实验，他准备了可拆变压器、多用电表、开关和导线若干。(1)实验需要以下哪种电源________；A．低压直流电源 B．高压直流电源C．低压交流电源 D．高压交流电源√探究变压器原、副线圈电压与匝数关系，应选择低压交流电源，故选C。(2)该同学认真检查电路无误后，先保证原线圈匝数不变，改变副线圈匝数；再保证副线圈匝数不变，改变原线圈匝数。分别测出相应的原、副线圈电压值。由于交变电流电压是变化的，所以，我们实际上测量的是电压的________(选填“有效”或“最大”)值。多用电表测量的交流电压为有效值，不是最大值。有效(3)理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成______(选填“正比”或“反比”)，实验中由于变压器的铜损和铁损，导致原线圈与副线圈的电压之比一般______(选填“大于”“小于”或“等于”)原线圈与副线圈的匝数之比；根据

可知，理想变压器原、副线圈电压应与其匝数成正比。实验中由于变压器的铜损和铁损，变压器的铁芯损失一部分的磁通量，所以导致副线圈电压的实际值一般略小于理论值，所以导致

。正比大于(4)实验中原、副线圈的电压之比与它们的匝数之比有微小差别。原因不可能为________。(填字母代号)A．原、副线圈上通过的电流发热B．铁芯在交变磁场作用下发热C．变压器铁芯漏磁D．原线圈输入电压发生变化√原、副线圈上通过的电流发热，铁芯在交变磁场作用下发热，都会使变压器输出功率发生变化，从而导致电压比与匝数比有差别；变压器铁芯漏磁，也会导致电压比与匝数比有差别；原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故选D。类型二拓展创新实验(2023·江西赣州高三期中)功放内部的变压器一般为环状，简称环牛，如图甲所示。某同学利用环牛探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系(环牛效率极高，可看成理想变压器，其示意图如图乙所示)。(1)测量环牛的初级(原)、次级(副)线圈匝数n1、n2的方法是：先在闭合铁芯上紧密缠绕n＝70匝漆包细铜线，并将理想交流电压表1接在细铜线两端；然后在初级线圈(左侧)上输入有效值为24.0V的低压交流电，再将理想交流电压表2连接在次级线圈(右侧)上，若理想交流电压表1的示数为3.0V，理想交流电压表2的示数为12.0V，则次级线圈的匝数n2＝______；例3280根据理想变压器变压规律得

解得n1＝560，n2＝280。(2)若在初级线圈(左侧)上接入电压瞬时值u＝220sin(100πt)V的电压，则连接在次级线圈(右侧)上的理想交流电压表2的示数为_____V；初级线圈所接交流电压的有效值U1＝

＝220V根据理想变压器变压规律得

解得U2＝110V。110(3)由于变压器工作时有能量损失，实验中测得的原、副线圈的电压比______(选填“大于”“等于”或“小于”)原、副线圈的匝数比

。由于变压器工作时有能量损失，导致副线圈电压实际值比理论值小，故实验中测得的原、副线圈的电压比大于原、副线圈的匝数比。大于(4)导致实验误差的原因可能是________。A．变压器的铁芯漏磁

B．原线圈所加电压小C．变压器的铁芯产生涡流√变压器的铁芯漏磁，会造成副线圈电压实际值比理论值小，故A正确；原线圈所加电压小，不会造成副线圈电压实际值比理论值小，故B错误；变压器的铁芯产生涡流，会造成副线圈电压实际值比理论值小，故C正确。故选AC。√创新点评1．实验原理的创新：设计多个副线圈，多重验证。2．实验器材的创新：利用功放中环牛的高效率，探究理想变压器的变压比。

对点练．(2023·山东菏泽模拟)有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，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。多用电表欧姆挡读数＝指针指示值×倍率。A的读数为24Ω，倍率为“×1”，所以A线圈的电阻为24Ω。根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A线圈的电阻比B线圈的大，所以A线圈匝数多。24A(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：一根足够长的绝缘导线、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________(选填“交流电压”或“直流电压”)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_____(用已知量和测得量的符号表示)。交流电压绕制③因为要测量A线圈匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接。变压器输入、输出电压都是交流电，所以要用交流电压挡测绕制线圈的输出电压U。④根据变压器电压比等于匝数比，有

所以nA＝

n。返回课时测评1．(10分)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________；A．电流表B．多用电表C．低压交流电源√实验中，变压器的原线圈应接在低压交流电源上；为了知道原、副线圈的电压比和线圈匝数比之间的关系，还需要用多用电表测交流电压。故选BC。√(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时，则所接电源电压挡位可能为________。A．18.0V

B．10.0V

C．5.0V

D．2.5V理想变压器原、副线圈电压和匝数的关系为

；若变压器的原线圈接“0、8”接线柱，副线圈接线“0、4”接线柱，则原、副线圈匝数比为

＝2，则原线圈两端电压U1＝

U2＝10V；本题中可拆变压器并非理想变压器，存在漏磁现象，要使副线圈所接电压表示数为5V，则原线圈电压必须大于10V，故选A。√2．(10分)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。选用低压交流电，才能产生交变的磁场。交流(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。根据理想变压器原、副线圈电压与匝数关系有解得nA＝

nC＝400(匝)同理有解得nB＝

nC＝190(匝)。400190A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________(选填“多一些”或“少一些”)更好。根据

，可知C的匝数越多，C的电压示数越大，测量越准确，故线圈C的匝数应该多一些。多一些3.(10分)(2023·重庆高考)一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压之比，以及交流电频率对输出电压的影响。题图1为、实验电路图，其中L1和L2为变压器的原、副线圈，S1和S2为开关，P为滑动变阻器RP的滑片，R为电阻箱，E为正弦式交流电源(能输出电压峰值不变、频率可调的交流电)。(1)闭合S1，用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压。滑片P向右滑动后，与滑动前相比，电表的示数_______(选填

“变大”“不变”或“变小”)。滑动变阻器RP是分压式接法，闭合S1，滑片P向右滑动后，线圈L1两端的电压增大，用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压与滑动前相比，电表的示数变大。变大(2)保持S2断开状态，调整E输出的交流电频率为50Hz，滑动滑片P，用多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为2500mV时，用示波器测得线圈L2两端电压u随时间t的变