實(shí)驗(yàn)十四　探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

5/5實(shí)驗(yàn)十四探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系考情調(diào)研命題特征本實(shí)驗(yàn)在近幾年高考中單獨(dú)考查的不多，只有在2023年浙江高考中以選擇題形式在選項(xiàng)中有所涉及考查變壓器的原理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果中存在誤差的原因在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，利用如圖甲所示的可拆變壓器能方便地改變?cè)?、副線圈的匝數(shù)比?！緦?shí)驗(yàn)原理】（1）變壓器的工作原理是（選填“互感”或“自感”）現(xiàn)象，理想變壓器原、副線圈兩端的電壓之比與原、副線圈的匝數(shù)之比。（2）為實(shí)現(xiàn)探究目的，保持原線圈輸入的電壓一定，通過改變?cè)⒏本€圈匝數(shù)，測量副線圈上的電壓，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，這個(gè)探究過程采用的科學(xué)探究方法是。A.控制變量法 B.等效替代法C.演繹法 D.理想實(shí)驗(yàn)法【實(shí)驗(yàn)步驟】（3）在某次實(shí)驗(yàn)中，一同學(xué)分別測出相應(yīng)的原、副線圈兩端電壓值。由于交變電流電壓是變化的，所以實(shí)際上測量的是電壓的（選填“有效”“平均”或“最大”）值，其中一次多用電表讀數(shù)如圖乙所示，此時(shí)電壓表讀數(shù)為V?！咀⒁馐马?xiàng)】（4）在實(shí)驗(yàn)過程中，為了確保實(shí)驗(yàn)的安全，下列做法正確的是。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12VB.連接好電路后，可不檢查電路是否正確，直接接通電源C.因?yàn)槭褂秒妷狠^低，通電時(shí)可用手直接接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱D.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測量電壓時(shí)，先用最大量程擋試測【數(shù)據(jù)處理】（5）該同學(xué)在完成實(shí)驗(yàn)后，挑選了幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如表所示，表中n1、n2分別為原、副線圈的匝數(shù)，U1、U2分別為原、副線圈兩端的電壓，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得出的結(jié)論是。實(shí)驗(yàn)次數(shù)n1/匝n2/匝U1/VU2/V1140040012.03.42290030012.03.96320010012.05.92【誤差分析】（6）該同學(xué)在分析數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有嚴(yán)格遵從這樣的規(guī)律，下列原因可能正確的是。A.在交變電流產(chǎn)生的過程中，副線圈中電流的頻率比原線圈中電流的頻率低B.變壓器線圈中有電流通過時(shí)會(huì)發(fā)熱C.鐵芯在交變磁場的作用下會(huì)發(fā)熱D.原線圈中電流產(chǎn)生的磁場能在向副線圈轉(zhuǎn)移過程中有損失聽課記錄1.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理根據(jù)表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別求出原、副線圈的匝數(shù)之比和電壓之比，得出結(jié)論：誤差允許的范圍內(nèi)變壓器原、副線圈兩端電壓U1、U2之比等于兩個(gè)線圈的匝數(shù)n1、n2之比。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。3.注意事項(xiàng)（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(shí)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，使用交流電壓擋測量電壓時(shí)，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量。（2024·北京豐臺(tái)區(qū)模擬）利用如圖所示的裝置可以探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。（1）除圖中所示器材外，還需要的器材有。A.干電池 B.低壓交流電源C.直流電壓表 D.多用電表（2）下列說法正確的是。A.變壓器工作時(shí)通過鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈B.變壓器工作時(shí)在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”能量的作用C.理想變壓器原、副線圈中的磁通量總是相同D.變壓器副線圈上不接負(fù)載時(shí)，原線圈兩端電壓為零（3）由于變壓器工作時(shí)有能量損失，實(shí)驗(yàn)測得的原、副線圈的電壓比U1U2應(yīng)當(dāng)（選填“大于”“等于”或“小于”）【典例】某學(xué)習(xí)小組做“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。（1）以下給出的器材中，本實(shí)驗(yàn)需要用到的有。（填選項(xiàng)字母）（2）下列說法正確的是。A.變壓器工作時(shí)副線圈電壓頻率與原線圈不相同B.實(shí)驗(yàn)中要通過改變?cè)⒏本€圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，需要運(yùn)用的科學(xué)方法是控制變量法C.為了人身安全，實(shí)驗(yàn)中只能使用低壓直流電源，電壓不要超過12VD.繞制降壓變壓器原、副線圈時(shí)，副線圈導(dǎo)線應(yīng)比原線圈導(dǎo)線粗一些好（3）實(shí)驗(yàn)中，可拆變壓器如圖甲所示，為了減小渦流在鐵芯中產(chǎn)生的熱量，鐵芯是由相互絕緣的硅鋼片平行疊成，硅鋼片應(yīng)平行于平面。A.abcdB.abghC.aehd（4）由于交變電流的電壓是變化的，所以實(shí)驗(yàn)中測量的是電壓的（選填“平均”“有效”或“最大”）值；某次實(shí)驗(yàn)操作，副線圈所接多用電表的讀數(shù)如圖乙所示，其對(duì)應(yīng)的選擇開關(guān)對(duì)準(zhǔn)交流電壓10V擋，則此時(shí)電表讀數(shù)為V。（5）若用匝數(shù)N1＝400匝和N2＝800匝的變壓器做實(shí)驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的電壓測量數(shù)據(jù)U1、U2如表所示。根據(jù)測量數(shù)據(jù)，則匝數(shù)為N1的線圈一定是（選填“原”或“副”）線圈。實(shí)驗(yàn)次數(shù)1234U10.901.401.902.40U22.003.014.025.02三步穩(wěn)解題（1）分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄俊疤骄孔儔浩髟?、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”。（2）確定實(shí)驗(yàn)原理：變壓器的工作原理。（3）制定數(shù)據(jù)處理方案：由變壓器的工作原理I1I2＝n聽課記錄

有一個(gè)教學(xué)用的可拆變壓器，其鐵芯粗細(xì)一致，如圖甲所示。它有兩個(gè)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），線圈外部還可以再繞線圈。（1）某同學(xué)用多用電表的“×1”歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對(duì)應(yīng)圖乙中的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。（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：一根足夠長絕緣導(dǎo)線，一只多用電表和低壓交流電源。請(qǐng)完成以