新教材2025版高中物理第三章交变电流3.变压器第1课时实验：探究变压器原副线圈电压与匝数的关系学生用书新人教版选择性必修第二册

3.变压器素养目标1.知道变压器的构造．(物理观念)2．理解互感现象，理解变压器的工作原理．(科学思维)3．理解志向变压器原、副线圈中电压比及电流比与匝数比的关系，能应用这些关系来解决基本问题．(科学思维)4．通过对变压器原、副线圈电压与匝数关系的探究，培育学生科学探究的核心素养．(科学探究)第1课时试验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系必备学问·自主学习——突出基础性素养夯基一、试验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系．二、试验方案交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变更的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压．线圈匝数不同时，输出电压不同，试验通过变更原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系．三、试验器材低压沟通电源(小于12V)1个、可拆变压器1个(如图甲、乙所示)、多用表(沟通电压挡)2个、导线若干．四、试验步骤1．如图所示，连接好电路，将两个多用电表调到沟通电压挡，并记录两个线圈的匝数．2．保持原线圈匝数不变，用多用电表电压挡测量原线圈电压，并记录在表格中．3．变更副线圈匝数，用多用电表分别测量副线圈的电压，把匝数、电压的对应数据记录在表格中．4．保持副线圈匝数不变，变更原线圈匝数，重复步骤2、3.五、数据处理1．将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表原线圈匝数n1副线圈匝数n2原线圈电压U1副线圈电压U2nU1003002V6V1∶31∶31004002V8V1∶41∶42004004V8V1∶21∶24004006V6V1∶11∶14001008V2V4∶14∶14001004V1V4∶14∶12.由表格数据得出结论(1)当原线圈匝数不变、输入电压不变时，随着副线圈匝数增加，输出电压增大．进一步探讨可知，副线圈电压与副线圈匝数成正比．(2)当副线圈匝数不变、输入电压不变时，随着原线圈匝数增加，副线圈输出电压变小．进一步探讨可知，副线圈电压与原线圈匝数成反比．六、误差分析1．由于漏磁，通过原、副线圈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．4．电表的读数存在误差．七、留意事项1．在变更学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作．2．为了人身平安，学生电源的电压不能超过12V，不能用手接触袒露的导线和接线柱．3．为了多用电表的平安，运用沟通电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量．关键实力·合作探究——突出综合性素养形成题型一试验原理及操作例1.[2024·浙江宁波九校高二检测]学校试验室供应如图甲所示的可拆变压器元件，某同学探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系．(1)该同学还须要的试验器材是________(填选项前的字母)．(2)该同学组装的变压器如图乙所示．铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1＝800匝和n2＝400匝，原线圈两端与电源相连，测得原、副线圈两端的电压分别为10V和1.8V，发觉结果与正确试验结论有明显偏差，最有可能的缘由是________．A．副线圈的匝数太少B．副线圈的电阻太大C．原线圈的匝数太多，电阻过大D．没有将铁芯B安装在铁芯A上(3)改正错误后正确操作，为原线圈(匝数n1＝800匝)接入12V电压，副线圈(匝数n2＝400匝)接线柱间输出电压最有可能的是________．A．24VB．6VC．5.6VD．2V[试解]

针对训练1.物理探讨课上，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．变压器的原线圈接低压沟通电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡”B．可以先保持原线圈电压、匝数不变，变更副线圈的匝数，探讨副线圈匝数对副线圈电压的影响C．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D．变压器起先正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈E．变压器起先正常工作后，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沟通输出端，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劲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题型二探究创新试验例2.有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个线圈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线圈中“0，14”“0，4”的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________(选填“A”或“B”)线圈的总匝数较多．(2)假如把它看作志向变压器，现要测量A线圈的总匝数，供应的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压沟通电源，请完成试验步骤的填空：①用绝缘导线在B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”)全部线圈与低压沟通电源相连接；③用多用电表的________挡分别测量A线圈中“0，14”间的电压UA和绕制线圈的电压U；④则A线圈的总匝数为________．[试解]针对训练2.在“探究变压器两个线圈的电压关系”的试验中，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，用多用电表的沟通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沟通电源上，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)以上操作的合理依次是________(只填步骤前数字序号)．(2)如图所示，在试验中，两线圈的匝数n1＝1600匝，n2＝400匝，当将n1作为原线圈时，U1＝16V，副线圈两端电压U2＝4V；原线圈与副线圈对调后，当U′1＝8V时，U′2＝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________________________________________________________________________．随堂演练·达标自测——突出创新性素养达标1.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”试验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究．(1)(多选)下列器材中，试验须要的器材有________．A．干电池B．低压沟通电源C．220V沟通电源D．条形磁铁E．可拆变压器和导线F．直流电压表G．多用电表(2)关于试验操作，下列说法正确的是________．A．为了人身平安，原线圈两端只能运用低压沟通电源，所用电压不要超过12VB．试验通电时，可用手接触袒露的导线、接线柱等检查电路C．运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(3)在试验中，某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”)．2．[2024·山东枣庄高二期中]在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”试验中，李辉同学采纳了如图所示的可拆式变压器进行探讨，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100匝”的匝数．(1)本试验中，试验室有下列器材：A．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)B．条形磁体C．多用电表D．直流电源E．开关、导线若干上述器材在本试验中不须要的有________(填器材前序号)，本试验中还需用到的器材有________．(2)试验中，电源接变压器原线圈“0”和“8”接线柱，副线圈接“0”和“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为4.0V时，若变压器是志向变压器，则原线圈两端的电压应为________．A．12.0VB．10.0VC．8.0VD．2.0VE．2.5V(3)组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接8.0V的学生电源，原、副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接沟通电压表，则沟通电压表的实际读数可能是()A．0VB．0.7VC．1.0VD．64.0V(4)用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器，试验测量数据如表：Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98依据测量数据可推断连接沟通电源的原线圈是________(填“na”或“nb”)．

第1课时试验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系关键实力·合作探究题型一[例1]解析：(1)探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系时，用到的主要试验器材有可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)、低压沟通电源和多用电表等，故选B、E.(2)铁芯上原、副线圈接入的匝数分别为n1＝800匝和n2＝400匝，则依据变压器的工作原理可知U1U2＝n1n2，即原、副线圈两端的电压之比为2∶1，但实际电压差距很大，说明该同学遗忘把铁芯B安装到铁芯A上，导致“漏磁”，使副线圈两端电压很小，D正确．(3)依据变压器的工作原理可知U1U答案：(1)BE(2)D(3)C针对训练1．解析：(1)变压器的原线圈接低压沟通电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“沟通电压挡”测量，故A错误；试验时可采纳限制变量法，先保持原线圈电压、匝数不变，变更副线圈的匝数，探讨副线圈匝数对副线圈电压的影响，故B正确；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，防止烧坏电压表，故C正确；变压器起先正常工作后，通过电磁感应，把电能由原线圈输送到副线圈，故D错误；变压器起先正常工作后，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，故E正确．(2)变压器线圈通电会产生磁场，而变压器上端的横条相当于磁铁，下端对横条有吸引力作用，因此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劲，故A正确；仅增加原线圈匝数，副线圈的输出电压将减小，小灯泡亮度将变暗，故B错误；若仅增加副线圈绕制的圈数，副线圈电压上升，小灯泡消耗的功率变大，学生电源输出的功率变大，有可能使学生电源的过载指示灯亮起，故C正确．答案：(1)BCE(2)AC题型二[例2]解析：(1)由多用电表知，电阻为24Ω，依据电阻定律，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线圈总匝数多．(2)因为要测量A线圈总匝数，所以要把A全部线圈与低压沟通电源相连接，变压器输入、输出均为交变电流，测电压时要用沟通电压挡测输入和输出电压，依据变压器电压比等于匝数比，有UAU＝nAn，所以n答案：(1)24A(2)②A③沟通电压④nU针对训练2．解析：(1)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的试验中，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沟通电源上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的沟通电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；然后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤，即操作的合理依次为①③②④.(2)两线圈的匝数n1＝1600匝，n2＝400匝，当将n1作为原线圈时，U1＝16V，副线圈两端电压U2＝4V，此时由n1n2＝4，U1U2＝4，可知U1U2＝n1n2；当原线圈与副线圈对调后，U′1＝8V时．U′2＝32V，此时U′2为原线圈的电压，而U′答案：(1)①③②④(2)志向变压器原、副线圈电压之比，等于原、副线圈的匝数之比随堂演练·达标自测1．解析：(1)“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的试验，须要的器材是低压沟通电源，供应低压沟通电，同时还须要可拆变压器和导线，以及多用电表的沟通电压挡来测量电压，故选B、E、G.(2)变压器是为了变更电压，因此为了人身平安，原线圈两端只能运用低压沟通电源，所用电压不要超过12V，故A正确；试验通电时，若用手接触袒露的导线、接线柱等检查电路，就将人体并联在了电路中，会导致所测数据不精确，而且不能保证平安，故B错误；运用多用电表测电压