探究變壓器兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系

1、實(shí)驗(yàn)原理(1)法拉第電磁感應(yīng)定律當(dāng)穿過回路的磁通量發(fā)生變化時，回路中的感應(yīng)電動勢e感的大小和穿過回路的磁通量 的變化率成正比，即，這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。心說明：磁通量增加時，0/t0，e感為負(fù)，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場和原磁場方向相反;當(dāng)磁通量減少時， 0/ 0，e感為正，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場和原磁場方向相同。中學(xué)階段，物理量的大小和方向常常是分開討論的。e 感=0/出僅反映了它的大小，其方向由楞次定律或右手定則來確定。心感應(yīng)電動勢和磁通量的變化率成正比，不是和磁通量的多少成正比。例如，有一個線圈在勻強(qiáng)磁場中勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)線圈平面轉(zhuǎn)到和磁場垂直時，即線圈內(nèi)磁通量達(dá)到最大， 它的變化率卻為零，這時

2、感應(yīng)電動勢為零；而當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到和磁場平行時，即穿過線圈的磁通 量為零，磁通量的變化率卻達(dá)到最大，這時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢達(dá)到最大。(2)變壓器原理變壓器是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成的。如下圖所示：一個線圈與交流電源 連接，叫做原線圈，也叫初級線圈；另一個線圈與負(fù)載連接，叫做副線圈，也叫次級線圈。電磁感應(yīng)是變壓器工作的基礎(chǔ)， 電流通過原線圈時在鐵芯中激發(fā) 磁場，由于電流的大小，方向在 不斷地變化，鐵芯中的磁場也在不斷變化。變化的磁場在副線圈中產(chǎn)生變化的磁通量，所以 盡管兩個線圈之間沒有導(dǎo)線相連，副線圈也能夠輸出感應(yīng)電壓。原、副線圈匝數(shù)不同，副線圈輸出的電壓與原線圈中的電壓也不同，根據(jù)法拉第電

3、 磁感應(yīng)定律可知，原、副線圈中的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系為。實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 在表3 1中變壓器起作用，因此它是一個 變壓器。電壓與匝數(shù)的關(guān)系是 在表3 2中變壓器起作用，因此它是一個 變壓器，電壓與匝數(shù)的關(guān)系是實(shí)驗(yàn)拓展：實(shí)驗(yàn)中所得數(shù)據(jù)并不完全符合，原因是什么？要使電壓通過變壓器后降低，副線圈的匝數(shù)應(yīng)該比原線圈的匝數(shù)多些還是少些？要使電 壓升高呢？探究自自耦變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系：實(shí)驗(yàn)器材：鐵芯上只繞有一個線圈的變壓器叫自耦變壓器，原、副線圈都只取該線圈的 某部分.一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示實(shí)驗(yàn)步驟：調(diào)節(jié)副線圈匝數(shù).已知變壓器線圈總匝數(shù)為1 900匝，原線圈為1100匝，接在有效值 為220

4、V的交流電源上.當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，負(fù)載R上的功率為2.0 kW.設(shè) 此時原線圈中電流的有效值為I，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2,且變壓器是理想的，則 U2和I1分別為和實(shí)驗(yàn)解析 由理想變壓器原、副線圈中電壓、電流及功率關(guān)系可得：號十UI U2 n2 11二P2.所以，當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，副線圈的匝數(shù)也最大為 =1 900匝，負(fù)載R上的功率也最大為 2.0 kW，則 U =矣 U=1900 X220 V = 380 V I= P =當(dāng)；：03 A9.1 A ,2 i 1 1 1001 U220實(shí)驗(yàn)結(jié)論：自耦變壓器原副線圈電壓、電流間仍然滿足5二馬，）二烏% 電2 1考題回放（20

5、15 江蘇高考）一電器中的變壓器可視為理想變壓器，它將220 V交變電流改變?yōu)?10 V。 已知變壓器原線圈匝數(shù)為800,則副線圈匝數(shù)為（）200B.400C.1 600D.3 2001 1【解析】選B。據(jù)變壓器的變壓規(guī)律U2 = n2,可求副線圈匝數(shù)為400,所以B項(xiàng)正確。A.U=66V,k= 9C.U=66V,k= 3（2015 全國卷I）一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3：1,在原、副線圈的回路中分 別接有阻值相同的電阻,原線圈一側(cè)接在電壓為220V的正弦交流電源上，如圖所示。設(shè)副線 圈回路中電阻兩端的電壓為U,原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k,則（）U=22V,k=9D.U=

6、22V,k= 3【解析】選A。由于變壓器的匝數(shù)比為3 : 1,可得原、副線圈的電流比為1： 3,根據(jù)P=I2R1 U n_ 1 1-可知原、副線圈中電阻R的功率之比k= 9，由U2n2，其中U2=U，則U1=3U，結(jié)合原、副線UU圈的電流比為1： 3,可得原線圈中電阻R上的電壓為3，所以有3U+ 3 =220V，得U=66V，故 選項(xiàng)A正確。(2015 安徽高考)圖示電路中,變壓器為理想變壓器,a、b接在電壓有效值不變的交流電 源兩端,R0為定值電阻,R為滑動變阻器?，F(xiàn)將變阻器的滑片從一個位置滑動到另一位置觀 察到電流表A1的示數(shù)增大了 0.2A，電流表A2的示數(shù)增大了 0.8A,則下列說法正確的是 ()電壓表V1示數(shù)增大電壓表V2、V3示數(shù)均增大該變壓器起升壓作用變阻器滑片是沿c-d的方向滑動【解題指南】解答本題時應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析：U2 U(1)理想變壓器的輸出電壓由輸入電壓及匝數(shù)比決定，即2 ni L與負(fù)載的變化無關(guān)。n I M 1 2 2-(2)變壓器的匝數(shù)比也可應(yīng)用n2I1A計算?！窘馕觥窟xD。電壓表V1測電源兩端電壓的有效值，也是變壓器的輸入電壓的有效值，所以U 2 L UV1的示數(shù)不變,A錯誤;V2測變壓器的輸出電壓，由2 ni 1可