第4講 實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

第4講實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)

的關(guān)系開始0103實驗知能·系統(tǒng)歸納遷移應(yīng)用·發(fā)展素養(yǎng)第4講實驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系(基礎(chǔ)實驗)一、理清原理與操作實驗原理圖實驗方法：控制變量法(1)U1、n1一定，研究n2和U2的關(guān)系；(2)U1、n2一定，研究n1和U2的關(guān)系。操作要領(lǐng)(1)保持原線圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數(shù)n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響。(2)保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變，研究原線圈的匝數(shù)對副線圈電壓的影響。續(xù)表二、掌握數(shù)據(jù)處理方法將兩種情況下所測數(shù)據(jù)分別列表，通過分析可知，理想變壓器原、副線圈兩端電壓U1、U2之比等于兩個線圈的匝數(shù)n1、n2之比。三、掃描實驗盲點1．注意事項(1)要事先推測副線圈兩端電壓的可能值。(2)為了人身安全，只能使用低壓交流電壓，所用電壓不要超過12V，即使這樣，通電時不要用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱。(3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量。(4)連接電路后要由同組的幾位同學(xué)分別獨立檢查，然后請老師確認(rèn)，只有這時才能接通電源。2．誤差分析(1)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。(2)原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗(銅損)造成誤差。(3)鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流造成誤差。題組(一)實驗原理與操作1．在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，某同學(xué)利用“教學(xué)用的可拆變壓器”進(jìn)行探究。(1)關(guān)于實驗操作，下列說法正確的是__________。A．為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12VB．實驗通電時，可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路C．使用多用電表測電壓時，先用中等量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量(2)在實驗中，該同學(xué)保持原線圈兩端的電壓及副線圈的匝數(shù)不變，僅減小原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓將__________(選填“增大”“減小”或“不變”)。解析：(1)實驗操作中，為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12V，故A正確；實驗通電時，不可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等，故B錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最大量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，故C錯誤。(2)在實驗中，保持原線圈兩端的電壓及副線圈的匝數(shù)不變，僅減小原線圈的匝數(shù)，根據(jù)變壓器變壓公式，副線圈兩端的電壓將增大。答案：(1)A

(2)增大2．有一個教學(xué)用的可拆變壓器，如圖1所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B(內(nèi)部導(dǎo)線電阻率、橫截面積相同)，線圈外部還可以繞線。(1)某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應(yīng)圖2中的a、b位置，由此可推斷____________(選填“A”或“B”)線圈的匝數(shù)較多。(2)該實驗中輸入端所接電源最適合的是________。A．220V交流電源B．12V以內(nèi)低壓直流電源C．36V安全電壓D．12V以內(nèi)低壓交流電源(3)如果把圖1的可拆變壓器看作理想變壓器，現(xiàn)要測量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源。請完成實驗步驟的填空：①用絕緣導(dǎo)線在線圈的外部或變壓器的鐵芯上繞制n匝線圈。②將__________(選填“A”或“B”)線圈與低壓交流電源相連接。③用多用電表的____________擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和繞制線圈的輸出電壓U。④則A線圈的匝數(shù)為____________。3．在探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系實驗中，小李同學(xué)采用了如圖所示的可拆式變壓器(鐵芯不閉合)進(jìn)行研究。(1)實驗還需下列器材中的________；(2)實驗中，上圖中變壓器的原線圈接“0、8”接線柱，副線圈接“0、4”接線柱，當(dāng)副線圈所接電表的示數(shù)為5.0V，則所接電源電壓擋位可能為________。A．18.0V

B．10.0V

C．5.0V

D．2.5V解析：(1)本實驗中，變壓器的原線圈應(yīng)接在交流電源上；為了知道原、副線圈的電壓比和線圈匝數(shù)比之間的關(guān)系，還需要用交流電壓表。故學(xué)生電源和交流電壓表兩個器材不能缺少。答案：(1)BC

(2)A題組(二)數(shù)據(jù)處理與誤差分析4．一個教學(xué)用的簡易變壓器，兩線圈的匝數(shù)未知，某同學(xué)想用所學(xué)變壓器的知識測定兩線圈的匝數(shù)。(1)為完成該實驗，除了選用交流電壓表、導(dǎo)線外，還需要選用低壓_____(填“直流”或“交流”)電源。(2)該同學(xué)在變壓器鐵芯上繞10匝絕緣金屬導(dǎo)線C，然后將簡易變壓器的A、B兩線圈依次接電源，用電壓表分別測出線圈A、線圈B及線圈C兩端的電壓，記錄在下面的表格中，則線圈A的匝數(shù)為________匝，線圈B的匝數(shù)為________匝。(3)為減小線圈匝數(shù)的測量誤差，你認(rèn)為繞制線圈C的匝數(shù)應(yīng)該________(填“多一些”“少一些”)更好。解析：(1)需要選用低壓交流電源，才能產(chǎn)生交變的磁場。A線圈電壓B線圈電壓C線圈電壓8.0V3.8V0.2V答案：(1)交流(2)400

190

(3)多一些5．(2023·浙江衢州模擬)某實驗小組用如圖所示電路探究“變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”，圖中變壓器為可拆變壓器。實驗提供的器材有：(1)電源應(yīng)選________，測量電壓應(yīng)選__________。(均選填字母代號)(2)若用匝數(shù)N1＝100匝和N2＝200匝的變壓器做實驗，在原線圈N1的兩端分別加上2V、4V、6V和8V的電壓，測量出副線圈兩端的相應(yīng)的電壓，記錄在下面的表格中。表格中第2次實驗，副線圈上電壓的示數(shù)如圖丙所示，電壓量程為0～10V交流電壓擋，讀數(shù)為______________V，并計算出此次實驗U1∶U2＝__________。(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可得結(jié)論_________________________________。(4)導(dǎo)致實驗誤差的原因可能是__________。A．原線圈所加電壓小B．變壓器的鐵芯漏磁C．變壓器的鐵芯產(chǎn)生渦流解析：(1)實驗需要提供交流電源，干電池只能提供直流電源，所以電源應(yīng)選學(xué)生電源，實驗中要測量的是交流電壓，故不能選直流電壓表，只能選用多用電表。(2)電壓量程為0～10V交流電壓擋，測交流電壓應(yīng)讀多用電表刻度線的中間一行，故讀數(shù)為7.8V。則計算出此次實驗中U1∶U2＝1∶1.95。(3)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可得，在誤差允許的范圍內(nèi)，理想變壓器的原線圈與副線圈的電壓之比等于線圈匝數(shù)之比。(4)原線圈輸入電壓大小不會影響電壓比和匝數(shù)比，故A錯誤；變壓器的鐵芯