實(shí)驗(yàn)十八　探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)十八探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系【必備知識(shí)咱主排查】一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄孔儔浩髟?、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系.二、實(shí)驗(yàn)原理.實(shí)驗(yàn)電路圖2.實(shí)驗(yàn)方法采取控制變量法（1）〃1一定，研究〃2.實(shí)驗(yàn)方法采取控制變量法（1）〃1一定，研究〃2和的關(guān)系.（2）〃2一定，研究〃1和的關(guān)系.三、實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生電源（低壓交流電小于12V）1個(gè)、電表（交流電壓擋）1個(gè)、導(dǎo)線假設(shè)干.可拆變壓器（鐵芯、兩個(gè)匝數(shù)的線圈）、多用四、實(shí)驗(yàn)過程.保持原線圈的匝數(shù)%=400匝和電壓U1=5V不變，改變副線圈的匝數(shù)〃2,研究小對(duì)副線圈電壓。2的影響.⑴選擇原線圈的匝數(shù)/ii=400匝，用導(dǎo)線將變壓器原線圈接在學(xué)生電源的交流輸出接線柱上，將選擇開關(guān)調(diào)至使原線圈兩端電壓為5V.將多用電表與原線圈m=400匝的接線柱相連接，檢查原線圈的電壓是否為5V,如圖甲.甲乙丙丁甲乙丙丁表格一U\=5V,n\=400匝實(shí)驗(yàn)次數(shù)123物/匝t/2/v(2)將多用電表與副線圈712=200匝的接線柱相連接，如圖乙，讀出副線圈兩端的電壓Ui.將〃2、5的數(shù)值記錄在表格一中.(3)將多用電表與副線圈"2=800匝的接線柱相連接，如圖丙，讀出副線圈兩端的電壓。2.將〃2、。2的數(shù)值記錄在表格一中.(4)將多用電表與副線圈〃2=1400匝的接線柱相連接，如圖丁，讀出副線圈兩端的電壓仿.將犯、。2的數(shù)值記錄在表格一中..保持副線圈的匝數(shù)〃2和原線圈兩端的電壓U］不變，研究原線圈的匝數(shù)對(duì)副線圈電壓的影響.表格二U1=5V,〃2=400匝實(shí)驗(yàn)次數(shù)123/匝IhN(1)將1中的原線圈作為副線圈，副線圈作為原線圈.選擇722=400匝，用導(dǎo)線將變壓器原線圈接在學(xué)生電源的交流輸出接線柱上.(2)將選擇開關(guān)撥至5V擋.(3)將多用電表與原線圈n\=200匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓。2.將〃1、。2的數(shù)值記錄在表格二中.(4)保持〃2=400匝，U1=5V不變，將連接電源的兩根導(dǎo)線與原線圈m=800匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓上.將〃1、①的數(shù)值記錄在表格二中.(5)保持〃2=400匝，Ui=5V不變，將連接電源的兩根導(dǎo)線與原線圈〃|=1400匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓。2.將小、5的數(shù)值記錄在表格二中.(6)撤除實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材.五、數(shù)據(jù)處理分析表格一和表格二數(shù)據(jù)可知，理想變壓器原、副線圈兩端電壓Ui、仿之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)〃|、小之比.六、誤差分析.由于漏磁，通過原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴(yán)格相等造成誤差..原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗(銅損)，造成誤差..鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流，造成誤差..多用電表的讀數(shù)存在誤差.七、考前須知.要事先推測(cè)副線圈兩端電壓的可能值..為了人身平安，只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12V,即使這樣，通電時(shí)不要用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱..為了多用電表的平安，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋測(cè)試，大致確定電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量.【關(guān)鍵能力?分層突破】

考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

例1(1)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室中備有以下

可供選擇的器材：A.可拆變壓器(鐵芯、兩個(gè)匝數(shù)的線圈)B.條形磁鐵C.直流電源D.多用電表E.開關(guān)、導(dǎo)線假設(shè)干上述器材在本實(shí)驗(yàn)中不必用到的是(填器材前的序號(hào)).(2)做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，原線圈接在電源上，用多用電表測(cè)量副線圈的電壓，以下操作正確的選項(xiàng)是()A.原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋B.原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋C.原線圈接12V以下交流電壓，電表用交流電壓擋D.原線圈接220V交流電壓，電表用交流電壓擋(3)實(shí)驗(yàn)前甲同學(xué)的猜測(cè)是5:U2H:〃2；乙同學(xué)的猜測(cè)是5:。2=〃2:%.你認(rèn)為猜想合理的同學(xué)是,你做出上述判斷所依據(jù)的物理規(guī)律是【跟進(jìn)訓(xùn)練】“2022?山東泰安模擬］在“探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，操作步驟如下:①將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；②閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量原線圈和副線圈兩端的電壓；③將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上，另一個(gè)作為副線圈，接上小燈泡；④將原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上步驟.(1)以上操作的合理順序是(只填步驟前的數(shù)字序號(hào))；(2)如下圖，在實(shí)驗(yàn)中，兩線圈的匝數(shù)/21=1600,,72=400,當(dāng)將m作為原線圈時(shí),l/i=16V,副線圈兩端電壓S=4V；原線圈與副線圈對(duì)調(diào)后，當(dāng)。i=8V時(shí)，U%=32V,那么可初步確定，變壓器兩個(gè)線圈的電壓口、與線圈匝數(shù)〃1、①的關(guān)系是..在“探究變壓器原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，小型可拆變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為m=120匝、〃2=240匝，某實(shí)驗(yàn)小組在原線圈兩端依次加上不同的電壓,用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量原、副線圈兩端的電壓，數(shù)據(jù)如下表所示.實(shí)驗(yàn)序號(hào)原線圈兩端的電壓Ui/V副線圈兩端的電壓UdV513.97.71:2.025.911.61：2.0

(1)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)在表格中算出5、。2的比值，還有一組。2的比值沒有算出，把求出的結(jié)果填在表格中.(2)本實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系為(用題目中給出的字母表示).(3)該變壓器是(選填“升壓”或“降壓”)變壓器.考點(diǎn)二拓展創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)例2[2022?首都師范大學(xué)附屬中學(xué)高三考試]某學(xué)生選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器(該變壓器視為理想變壓器)，如圖甲所示，做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持原線圈匝數(shù)和電壓不變，改變副線圈的匝數(shù)，可以研究副線圈匝數(shù)對(duì)輸出電壓的影響.(1)在。2為縱坐標(biāo)，〃2為橫坐標(biāo).在圖乙中畫出變壓器的輸出電壓與匝數(shù)"2關(guān)系圖像的示意圖，并說明圖像斜率的物理意義.(2)設(shè)變壓器原線圈的匝數(shù)為小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為昂，端電壓為S；副線圈的匝數(shù)為〃2,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為反,端電壓為。2.請(qǐng)理論推導(dǎo)理想變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系.(3)如圖丙、丁所示，是電壓互感器和電流互感器的原理圖(中的電表未畫出)，根據(jù)它們的工作原理填寫以下表格.02814O”中所用的電表(選填電壓表”或“電流表”)比擬原線圈與副線圈導(dǎo)線的粗細(xì)(選填“較粗”或“較細(xì)”)O”中所用的電表(選填電壓表”或“電流表”)【E艮進(jìn)訓(xùn)練】.有一個(gè)教學(xué)用的可拆變壓器，如圖甲所示.它有兩個(gè)外觀基本相同的線圈A、B,線圈外部還可以繞線.

甲乙(1)某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測(cè)量了A、B線圈的電阻值，指針分別對(duì)應(yīng)圖乙中的。位置，那么A線圈的電阻為Q,由此可推斷(選填"?或皮)線圈的匝數(shù)較多.(2)如果把它看成理想變壓器，現(xiàn)要測(cè)量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長(zhǎng)的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源，請(qǐng)簡(jiǎn)要表達(dá)實(shí)驗(yàn)的步驟(寫出要測(cè)的物理量，并用字母表示)A線圈的匝數(shù)為"=.(用所測(cè)物理量符號(hào)表示).某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想用220V交流電源作為某小型電器的電源.他先制作了一個(gè)交流變?yōu)橹绷鞯恼髌?，但是這個(gè)整流器需要用6V的交流電源,于是他又添置了一臺(tái)220V/6V的變壓器，如下圖.他看到這個(gè)變壓器上有〃、b、c、d四個(gè)引出線頭，且〃、d引線比仄c引線粗.(1)他不知道接法，也沒有相應(yīng)的說明書.你能幫他判斷正確的接法是。、d端接(選填“220V”或“6V”).(2)這臺(tái)220V/6V的理想變壓器接6V的線圈匝數(shù)是300匝，那么接220V的線圈匝數(shù)是匝.實(shí)驗(yàn)十八探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系關(guān)鍵能力?分層突破例1解析：(1)變壓器的原理是互感現(xiàn)象，是原線圈磁場(chǎng)的變化引起副線圈感應(yīng)電流的變化，所以不需要外界的磁場(chǎng)，故條形磁鐵B不必用到，如果原線圈中通的是直流電源，那么副線圈中不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故直流電源C不必用到，需要用到低壓交流電源；(2)變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，故原線圈接交流電壓，為了平安，電壓選用實(shí)驗(yàn)室12V以下電壓，輸出電壓也是交流電壓，故電表用交流電壓擋，綜合(1)可知，應(yīng)選C；(3)由變壓器的工作原理可知：猜測(cè)合理的同學(xué)是甲同學(xué).做出上述判斷依據(jù)的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律.答案：(1)BC(2)C(3)甲法拉第電磁感應(yīng)定律1.解析：(1)在“探究變壓器兩個(gè)線圈的電壓關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，首先將兩個(gè)線圈套到可拆變壓器的鐵芯上；再將匝數(shù)較多的一組線圈接到學(xué)生電源的交流電源輸出端上，另一個(gè)作為副線圈，接上小燈泡；閉合電源開關(guān)，用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量原線圈和副線圈兩端的電壓；最后將原線圈與副線圈對(duì)調(diào)，重復(fù)以上步驟，順序?yàn)棰佗邰冖?(2)兩線圈的匝數(shù)〃1=1600,772=400,當(dāng)將均作為原線圈時(shí)，Ui=16V,副線圈兩端電壓U2=4V；當(dāng)原線圈與副線圈對(duì)調(diào)后，U1=8V時(shí)，U%=32V,此時(shí)UA為原線圈的電壓，而為副線圈的電壓，由以上數(shù)據(jù)可得：*=三U2n2答案：(1)①③②④⑵m=也U2Q.解析：⑴第三組數(shù)據(jù)為：察=不；=2.(2)線圈匝數(shù)之比也=W=g結(jié)合表格中的數(shù)據(jù)知，在誤差允許的范圍內(nèi)，線圈兩端電ri22402壓與匝數(shù)的關(guān)系是學(xué)=二U2n2(3)從表格中的數(shù)據(jù)可知副線圈匝數(shù)多、電壓高，所以該變壓器是升壓變壓器.答案：(1)1：1.9(2)》=也(3)升壓U2n2例2解析：(1)根據(jù)題意作出圖像如下圖.。2-如圖像斜率的物理意義表示每匝線圈產(chǎn)生的電壓.⑵由于互感現(xiàn)象沒有漏磁，原、副線圈中的每匝線圈都具有相同的詈，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律有：E尸喏，3喏，所以聯(lián)立有：號(hào)器

所以有:由于不計(jì)原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端電壓。|=自，副線圈兩端電壓。2=及,匕=以所以有:\中所用的電表（選填“電壓表”或“電流表”）比擬原線圈與副線圈導(dǎo)線的粗細(xì)（選填“較粗”或“較細(xì)”）丙電壓表較細(xì)T電流表較粗U2n2⑶根據(jù)電壓互感器和電流互感器原理和特點(diǎn)可填表如下:答案：（1）圖見解析，物理意義為每匝線圈的電壓（2）推導(dǎo)過程見解析（3）見解析.解析：（1）觀察多用電表測(cè)的是電阻指向“XI擋”，故A線圈的電阻為24Q由此可推斷A的線圈匝數(shù)較多.（2）①用絕緣導(dǎo)線在線圈的外部或變壓器的鐵芯上繞制〃匝線圈；②將A線圈與低壓交流電源相連接；③用多用電表的交流電壓擋分別測(cè)量A線圈的輸入電壓”和繞制線圈的輸出電壓