2021 第11章 实验15　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系.docx

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1、实验十五 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验储备自主紧抓教材 I自主落实一、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 .如图所示变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。电流通过原线圈时 在铁芯中产生磁场，由于电流的大小、方向在不断变化，铁芯中的磁场也不断变 化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈就存在输出电压。2 .本实验通过与副线圈相连接的多用电表，观察原线圈电压变化时，副线 圈的输出电压的变化；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。三、实验器材可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）、多用电表、低压交流电源、导线 若干。四、实验步骤1

2、 .要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测电压 的大致范围，则应选择交流电的最大量程进行测量。2 .把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯。3 .用交流电压表测量输入、输出电压。4 .改变输入端电压，重新测量输入、输出端电压。5 .改变线圈匝数，重新测量输入、输出端电压。(2)两线圈的匝数/n = l 600, 2=400,当将 作为原线圈时，Ui = 16V, 副线圈两端电压S=4V;当原线圈与副线圈对调后，U i=8V时，。2=32V,此时U 2为原线圈的电压，而U 1为副线圈的电压；由以上数据可,Ui n知五=后。答案Kl)U2 2五、数据处理1 .分析实验数据记录表:2 .

3、实验结果分析及得出结论：在误差允许的范围内，变压器线圈两端的电压 与匝数成正比，数学表达式为：3琮。六、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。七、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，先用最大量程挡测试, 大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。讲练提升图实验考向多维突破破解疑难

4、| 考向1石仪器选取与操作1 .在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学 利用“教学用的可拆变压器”进行探究。(1)下列器材中，实验需要的器材是OA .干电池B.低压交流电源C . 220V交流电源D,条形磁铁E,可拆变压器和导线关于实验操作，下列说法正确的是 OA .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 12 VB.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(l)BEG (2)A (1) “探究变压器线图两端的电压与匝数的关系”的实验， 需要的器材是学生电源，提供低压交流

5、电，同时还需要交流电压表来测量电压 及可拆变压器和导线，故选B、E、G; (2)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12V,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。故选A。2，20174月浙江选考)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是A.有闭合铁芯的原副线圈B.无铁芯的原副线圈C.交流电源D.直流电源E.多用电表(交流电压挡)F .多用电表(交流电流挡

6、)用匝数，尸60匝和山二120匝的变压器，实验测量数据如下表：根据测量数据可判断连接电源的线圈是(选填或)oACE nh变压器的原理是互感现象的应用，是原线圈磁场的变化引起副线圈 感应电流的变化，不需要直流电源；因为需要测量电压，所以需要多用电表(交 流电压挡)。故需要的仪器有闭合铁芯的原副线圈、交流电源、多用电表(交流电 压挡)；根据题意，电压比与匝数比不相等，可知该变压器为非理想变压器，因 此变压器有漏磁，铁芯发热、导线发热等影响，判断出轨为原线图上的电压大 小，则由此可知4接的是电源。考向2实验原理与注意事项1 .理想变压器是指在变压器变压的过程中，线圈和铁芯不损耗能量、磁场 被束缚在铁

7、芯内不外漏的变压器。现有一个理想变压器有一个原线圈(匝数为小) 和一个副线圈(匝数为2)。甲、乙两位同学想探究这个理想变压器的原、副线圈 两端的电压与线圈匝数的关系。(1)甲同学的猜想是Ui ： S =： 2 ；乙同学的猜想是Ui ： U2 = /2 ： /11O你认为猜想合理的同学是,你做出上述判断所依据的物理规律是O(2)为了验证理论推导的正确性，可以通过实验来探究，为保证实验安全、 有效地进行，应选用 电源。(3)在实验时，若采用多用电表进行测量，应先将选择开关置于 挡,并选用 量程进行测试，大致确定被测数据后，再选用适当的量程进行测量。解析(1)由变压器的工作原理可知：猜想合理的同学是

8、甲同学。做出上述判 断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律。(2)为了保证实验安全、有效地进行，应选用低压(一般低于12 V)交流电源。(3)使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压挡，并选用较大(或最大) 量程进行测试。答案(1)甲 法拉第电磁感应定律(2)低压(一般低于12 V)交流(3)交流电压较大(或最大)2 . (1)某学生选用匝数可调的可拆变压器来做探究变压器线圈两端的电压与 匝数的关系实验时，原线圈接在学生电源上，用多用电表测量副线圈的电压，下 列操作正确的是（）A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡 B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡

9、D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡(2)该学生继续做实验，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(选填“增大” “减小”或“不变”)；然后再保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压(选填“增大” “减小”或“不变”)。上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系时 采用的实验方法是控制变量法。解析(1)副线圈上的感应电动势是通过两个线圈间的互感现象产生的，所以 原线圈上的电流应该是变化的，应为交变电流，电压为交流电压。副线圈上的 感应电流(感应电动势)也是交流，D正确。(2)根据变压比公式会=第：保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数， 观察到副线

10、图两端的电压增大；保持副线图的匝数不变，增加原线圈的匝数， 观察到副线图两端的电压减小。|答案(1)D (2)增大 减小考向3实验数据处理1 .某研究性学习小组的同学想用220 V交流电源作为某小型电器的电源。他 先制作了一个交流变为直流的整流器，但是这个整流器需要用6 V的交流电源， 于是他又添置了一台220 V/6 V的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有明 b、c、d四个引出线头，且a、d引线比力、。引线粗。(1)他不知道如何接法，也没有相应的说明书。你能帮他判断正确的接法是d端接(选填“220 V”或“6V”)。(2)这台220 V/6 V的理想变压器接6 V的线圈匝数是300匝，则

11、接220 V的 线圈匝数是匝。解析(1)因为理想变压器的输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器， 根据P=UI可知，副线圈中的电流大，为了减小输电线上功率的损失，副线圈电线电 阻要小，由公式K=q知，引线要粗，故。、d接6V。根据变压器工作原理知：华=给 若理想变压器接6 V的线圈匝数是300 U b N b匝，则接220 V的线图匝数是11 000匝。答案6 V (2)11 0002 .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：将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；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；将匝数较多的一组线圈接到学生电源

12、的交流电源输出端上，另一个作为副 线圈，接上小灯泡；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，两线圈的匝数川二1 600, “2 = 400,当将川作为 原线圈时，Ui = 16 V,副线圈两端电压S = 4V源线圈与副线圈对调后，当V 1 =8V时，V 2 = 32 V,那么可初步确定，变压器两个线圈的电压5、S与线 圈匝数小、2的关系是。解析K1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”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 流电源揄出端上，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；最后将原线图与副线圈 对调，重复以上步骤。故合理的顺序是。