2025高考物理復習探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關系課件教案練習題

第十二章交變電流電磁振蕩與電磁波傳感器實驗十四探究變壓器原、副線圈電

壓與匝數(shù)的關系基礎梳理夯根基考點研析提能力內容索引課時測評基礎梳理夯根基一、實驗目的探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系。二、實驗原理與器材1．實驗原理(1)實驗電路圖(2)實驗方法：控制變量法①U1、n1一定，研究n2和U2的關系。②U1、n2一定，研究n1和U2的關系。2．實驗器材學生電源(低壓交流)、可拆變壓器(配備幾個不同匝數(shù)的線圈)、多用電表、開關、導線若干。三、實驗步驟與操作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。(1)選擇n1＝400匝，用導線將變壓器原線圈接在學生電源的交流輸出接線柱上。(2)調節(jié)選擇開關使原線圈兩端電壓為5V。(3)將多用電表與副線圈n2＝200匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。(4)將n2、U2、n1、U1記錄在表格一中。(5)改變副線圈的匝數(shù)n2，重復上述步驟，將數(shù)據(jù)記錄在表格一中。表格一U1＝5V，n1＝400匝實驗次數(shù)123n2/匝

U2/V

2.保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變，改變原線圈的匝數(shù)n1，研究n1對副線圈電壓U2的影響。(1)將1中的原線圈作為副線圈，副線圈作為原線圈。(2)選擇n2＝400匝，用導線將變壓器原線圈接在學生電源的交流輸出接線柱上。(3)調節(jié)選擇開關使原線圈兩端電壓為5V。(4)將多用電表與副線圈n1＝200匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。(5)將n2、U2、n1、U1記錄在表格二中。(6)改變原線圈的匝數(shù)n1，重復上述步驟，將數(shù)據(jù)記錄在表格二中。表格二U1＝5V，n2＝400匝實驗次數(shù)123n1/匝

U2/V

四、實驗數(shù)據(jù)處理分析表格一和表格二可知，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。五、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造成誤差。3．鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流造成誤差。4．多用電表的讀數(shù)存在誤差。六、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，通電時不要用手接觸裸露的導線、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，大致確定被測電壓后再選擇適當?shù)膿跷贿M行測量。返回考點研析提能力類型一教材原型實驗

在“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關系”實驗中，可拆變壓器如圖甲、乙所示。(1)觀察變壓器的鐵芯，它的結構和材料是________。(填選項前的字母)A．整塊硅鋼鐵芯

B．整塊不銹鋼鐵芯C．絕緣的銅片疊成

D．絕緣的硅鋼片疊成例1√變壓器的鐵芯結構和材料是絕緣的硅鋼片疊成，故選D。(2)本實驗要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關系，實驗中需要運用的科學方法是________。(填選項前的字母)A．控制變量法

B．等效替代法C．整體隔離法

D．理想模型法√實驗中需要運用的科學方法是控制變量法，故選A。(3)現(xiàn)另有一個教學用的可拆變壓器，如圖丙所示，它由兩個外觀基本相同和粗細相同的同種導線繞成的線圈A、B組成，線圈外部還可以繞線。如果把它看成理想變壓器，A、B線圈的匝數(shù)比為k，則當A線圈接在電壓為U1的蓄電池兩端以后，B線圈的輸出電壓為____。由于A線圈接在電壓為U1的蓄電池兩端，輸入電流為直流電流，因此無法在B線圈中產(chǎn)生感應電流，故B線圈的輸出電壓為0。0(4)如果把它看成理想變壓器，則A、B線圈上的交變電流一定具有相同的________。A．電壓B．電流C．功率√由理想變壓器原理可知，理想變壓器原、副線圈兩端的交變電流功率不變，故選C。(2023·云南昆明高三期中)在探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關系”實驗中，可拆變壓器如圖甲、乙所示。(1)為了確保實驗的安全，下列說法正確的是______。A．為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過16VB．為使接觸良好，通電時應用手直接捏緊裸露的接線柱C．為確保多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測例2√變壓器只能使用交變電壓，不能使用低壓直流電源，A錯誤；

為使接觸良好，應該擰緊接線柱，但不能用手直接捏緊裸露的接線柱，B錯誤；為了確保多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，C正確。故選C。(2)變壓器鐵芯是利用由相互絕緣的薄硅鋼片平行疊壓而成的，而不是采用一整塊硅鋼。①鐵芯Q安放在鐵芯P上時，硅鋼片應平行于圖丙中的________A．平面abcd

B．平面abfeC．平面abgh

D．平面aehd②這樣設計的原因是____________________________?！挞僮儔浩髡晥D如題圖丙所示。硅鋼片的作用是形成閉合磁路，硅鋼片中磁場變化引起平行abcd平面的感應電流，所以為了減小渦流產(chǎn)生的熱量，硅鋼片應垂直于abcd，即平行于平面aehd。故選D。②這樣設計的原因是減小渦流，提高變壓器的效率。減小渦流，提高變壓器的效率(3)觀察兩個線圈的導線，發(fā)現(xiàn)粗細不同，導線粗的線圈匝數(shù)____(選填“多”或“少”)。觀察兩個線圈的導線，發(fā)現(xiàn)粗細不同，導線粗的線圈為低壓線圈，電流大，匝數(shù)少。少(4)用匝數(shù)na＝400匝和nb＝800匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如表：根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷出變壓器的原線圈為____(選填“a”或“b”)。Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98由于實驗所用的變壓器會產(chǎn)生電能損耗，其實際測量得到的副線圈電壓將小于利用理想變壓器變壓公式得到的值，所以根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷出變壓器的原線圈為b。b對點練．某同學在實驗室進行探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關系的實驗，他準備了可拆變壓器、多用電表、開關和導線若干。(1)實驗需要以下哪種電源________；A．低壓直流電源 B．高壓直流電源C．低壓交流電源 D．高壓交流電源√探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關系，應選擇低壓交流電源，故選C。(2)該同學認真檢查電路無誤后，先保證原線圈匝數(shù)不變，改變副線圈匝數(shù)；再保證副線圈匝數(shù)不變，改變原線圈匝數(shù)。分別測出相應的原、副線圈電壓值。由于交變電流電壓是變化的，所以，我們實際上測量的是電壓的________(選填“有效”或“最大”)值。多用電表測量的交流電壓為有效值，不是最大值。有效(3)理想變壓器原、副線圈電壓應與其匝數(shù)成______(選填“正比”或“反比”)，實驗中由于變壓器的銅損和鐵損，導致原線圈與副線圈的電壓之比一般______(選填“大于”“小于”或“等于”)原線圈與副線圈的匝數(shù)之比；根據(jù)

可知，理想變壓器原、副線圈電壓應與其匝數(shù)成正比。實驗中由于變壓器的銅損和鐵損，變壓器的鐵芯損失一部分的磁通量，所以導致副線圈電壓的實際值一般略小于理論值，所以導致

。正比大于(4)實驗中原、副線圈的電壓之比與它們的匝數(shù)之比有微小差別。原因不可能為________。(填字母代號)A．原、副線圈上通過的電流發(fā)熱B．鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱C．變壓器鐵芯漏磁D．原線圈輸入電壓發(fā)生變化√原、副線圈上通過的電流發(fā)熱，鐵芯在交變磁場作用下發(fā)熱，都會使變壓器輸出功率發(fā)生變化，從而導致電壓比與匝數(shù)比有差別；變壓器鐵芯漏磁，也會導致電壓比與匝數(shù)比有差別；原線圈輸入電壓發(fā)生變化，不會影響電壓比和匝數(shù)比，故選D。類型二拓展創(chuàng)新實驗(2023·江西贛州高三期中)功放內部的變壓器一般為環(huán)狀，簡稱環(huán)牛，如圖甲所示。某同學利用環(huán)牛探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)之間的關系(環(huán)牛效率極高，可看成理想變壓器，其示意圖如圖乙所示)。(1)測量環(huán)牛的初級(原)、次級(副)線圈匝數(shù)n1、n2的方法是：先在閉合鐵芯上緊密纏繞n＝70匝漆包細銅線，并將理想交流電壓表1接在細銅線兩端；然后在初級線圈(左側)上輸入有效值為24.0V的低壓交流電，再將理想交流電壓表2連接在次級線圈(右側)上，若理想交流電壓表1的示數(shù)為3.0V，理想交流電壓表2的示數(shù)為12.0V，則次級線圈的匝數(shù)n2＝______；例3280根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律得

解得n1＝560，n2＝280。(2)若在初級線圈(左側)上接入電壓瞬時值u＝220sin(100πt)V的電壓，則連接在次級線圈(右側)上的理想交流電壓表2的示數(shù)為_____V；初級線圈所接交流電壓的有效值U1＝

＝220V根據(jù)理想變壓器變壓規(guī)律得

解得U2＝110V。110(3)由于變壓器工作時有能量損失，實驗中測得的原、副線圈的電壓比______(選填“大于”“等于”或“小于”)原、副線圈的匝數(shù)比

。由于變壓器工作時有能量損失，導致副線圈電壓實際值比理論值小，故實驗中測得的原、副線圈的電壓比大于原、副線圈的匝數(shù)比。大于(4)導致實驗誤差的原因可能是________。A．變壓器的鐵芯漏磁

B．原線圈所加電壓小C．變壓器的鐵芯產(chǎn)生渦流√變壓器的鐵芯漏磁，會造成副線圈電壓實際值比理論值小，故A正確；原線圈所加電壓小，不會造成副線圈電壓實際值比理論值小，故B錯誤；變壓器的鐵芯產(chǎn)生渦流，會造成副線圈電壓實際值比理論值小，故C正確。故選AC?！虅?chuàng)新點評1．實驗原理的創(chuàng)新：設計多個副線圈，多重驗證。2．實驗器材的創(chuàng)新：利用功放中環(huán)牛的高效率，探究理想變壓器的變壓比。

對點練．(2023·山東菏澤模擬)有一個教學用的可拆變壓器，其鐵芯粗細一致，如圖所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B(內部導線電阻率、橫截面積相同)，線圈外部還可以再繞線圈。(1)某同學用多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應圖中的a、b位置，則A線圈的電阻為___Ω，由此可推斷___(選填“A”或“B”)線圈的匝數(shù)較多。多用電表歐姆擋讀數(shù)＝指針指示值×倍率。A的讀數(shù)為24Ω，倍率為“×1”，所以A線圈的電阻為24Ω。根據(jù)電阻定律，導線越長，電阻越大，因為A線圈的電阻比B線圈的大，所以A線圈匝數(shù)多。24A(2)如果把該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線、一只多用電表和低壓交流電源，請完成以下實驗步驟：①用絕緣導線在線圈B上繞制n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________(選填“交流電壓”或“直流電壓”)擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和______(選填“繞制”或“B”)線圈的輸出電壓U；④則A線圈的匝數(shù)為_____(用已知量和測得量的符號表示)。交流電壓繞制③因為要測量A線圈匝數(shù)，所以要把A線圈與低壓交流電源相連接。變壓器輸入、輸出電壓都是交流電，所以要用交流電壓擋測繞制線圈的輸出電壓U。④根據(jù)變壓器電壓比等于匝數(shù)比，有

所以nA＝

n。返回課時測評1．(10分)在探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系實驗中，小李同學采用了如圖所示的可拆式變壓器(鐵芯不閉合)進行研究。(1)實驗還需下列器材中的________；A．電流表B．多用電表C．低壓交流電源√實驗中，變壓器的原線圈應接在低壓交流電源上；為了知道原、副線圈的電壓比和線圈匝數(shù)比之間的關系，還需要用多用電表測交流電壓。故選BC?！?2)實驗中，上圖中變壓器的原線圈接“0、8”接線柱，副線圈接線“0、4”接線柱，當副線圈所接電表的示數(shù)為5.0V時，則所接電源電壓擋位可能為________。A．18.0V

B．10.0V

C．5.0V

D．2.5V理想變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)的關系為

；若變壓器的原線圈接“0、8”接線柱，副線圈接線“0、4”接線柱，則原、副線圈匝數(shù)比為

＝2，則原線圈兩端電壓U1＝

U2＝10V；本題中可拆變壓器并非理想變壓器，存在漏磁現(xiàn)象，要使副線圈所接電壓表示數(shù)為5V，則原線圈電壓必須大于10V，故選A。√2．(10分)一個教學用的簡易變壓器，兩線圈的匝數(shù)未知，某同學想用所學變壓器的知識測定兩線圈的匝數(shù)。(1)為完成該實驗，除了選用電壓表、導線外，還需要選用低壓______(選填“直流”或“交流”)電源。選用低壓交流電，才能產(chǎn)生交變的磁場。交流(2)該同學在變壓器鐵芯上繞10匝絕緣金屬導線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。根據(jù)理想變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關系有解得nA＝

nC＝400(匝)同理有解得nB＝

nC＝190(匝)。400190A線圈電壓B線圈電壓C線圈電壓8.0V3.8V0.2V(3)為減小線圈匝數(shù)的測量誤差，你認為繞制線圈C的匝數(shù)應該________(選填“多一些”或“少一些”)更好。根據(jù)

，可知C的匝數(shù)越多，C的電壓示數(shù)越大，測量越準確，故線圈C的匝數(shù)應該多一些。多一些3.(10分)(2023·重慶高考)一興趣小組擬研究某變壓器的輸入和輸出電壓之比，以及交流電頻率對輸出電壓的影響。題圖1為、實驗電路圖，其中L1和L2為變壓器的原、副線圈，S1和S2為開關，P為滑動變阻器RP的滑片，R為電阻箱，E為正弦式交流電源(能輸出電壓峰值不變、頻率可調的交流電)。(1)閉合S1，用多用電表交流電壓擋測量線圈L1兩端的電壓?；琍向右滑動后，與滑動前相比，電表的示數(shù)_______(選填

“變大”“不變”或“變小”)。滑動變阻器RP是分壓式接法，閉合S1，滑片P向右滑動后，線圈L1兩端的電壓增大，用多用電表交流電壓擋測量線圈L1兩端的電壓與滑動前相比，電表的示數(shù)變大。變大(2)保持S2斷開狀態(tài)，調整E輸出的交流電頻率為50Hz，滑動滑片P，用多用電表交流電壓擋測得線圈L1兩端的電壓為2500mV時，用示波器測得線圈L2兩端電壓u隨時間t的變