2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-实验十六　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系.docxVIP

实验十六探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

学习目标1.通过实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系,体会控制变量法。2.会处理实验数据,了解实验误差的来源。

原理与器材

操作要领

注意事项

1.实验原理

(1)实验电路图(如图所示):

(2)实验方法采用控制变量法

①n1、U1一定,研究n2和U2的关系。

②n2、U1一定,研究n1和U2的关系。

2.实验器材

学生电源(低压交流电源,小于12V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干。

1.保持原线圈的匝数n1和电压U1不变,改变副线圈的匝数n2,研究n2对副线圈电压U2的影响。

(1)估计被测电压的大致范围,选择多用电表交流电压挡适当量程,若不知道被测电压的大致范围,则应选择交流电压挡的最大量程进行测量。

(2)组装可拆变压器,把两个线圈穿在铁芯上,闭合铁芯,用交流电压挡测量输入、输出电压。

2.保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变,研究原线圈的匝数n1对副线圈电压U2的影响。类比1中(1)(2)操作。

1.在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关,再进行操作。

2.为了人身安全,学生电源的电压不能超过12V,通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。

3.为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。

实验数据:由实验数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。

实验结论:误差允许范围内,原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比。

误差分析

1.由于漏磁,通过原、副线圈的每一匝的磁通量不严格相等造成误差;原、副线圈有电阻,原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)造成误差;铁芯中由于磁场的变化,形成涡流等(铁损)产生误差。因以上情况,使得n1n2

2.多用电表的读数存在误差。

考点一教材原型实验

例1某实验小组用如图所示电路探究“变压器的电压与匝数的关系”,图中变压器为可拆变压器。

实验提供的器材有

(1)电源应选,测量电压应选(均选填字母代号)。?

(2)若用匝数N1=100匝和N2=200匝的变压器做实验,在原线圈N1的两端分别加上2V、4V、

6V和8V的电压,测量出副线圈两端的相应的电压,记录在下面的表格中。表格中第2次实验,副线圈上电压的示数如图所示,电压量程为0~10V交流电压挡,读数为V,并计算出此次实验U1∶U2=。?

实验次数

1

2

3

4

U1/V

2

4

6

8

U2/V

3.9

11.8

15.7

U

1∶1.95

1∶1.97

1∶1.96

(3)实验可得结论为。?

(4)导致实验误差的原因可能是。?

A.原线圈所加电压小 B.变压器的铁芯漏磁 C.变压器的铁芯产生涡流

答案(1)BD(2)7.81∶1.95(3)在误差允许的范围内,理想变压器的原线圈与副线圈的电压之比等于线圈匝数之比(4)BC

解析(1)实验需要提供交流电源,干电池只能提供直流电源,所以电源应选学生电源;

实验中要测量的是交流电压,故不能选直流电压表,只能选用多用电表。

(2)电压量程为0~10V交流电压挡,交流电压读数为7.8V,则此次实验中U1∶U2=1∶1.95。

(3)原、副线圈匝数之比为N1N2=12,根据实验数据可得,

(4)原线圈输入电压大小不会影响电压比和匝数比,故A错误;变压器的铁芯漏磁使得能量损耗,从而导致电压比与匝数比有差别,故B正确;变压器的铁芯产生涡流使得能量损耗,从而会导致电压比与匝数比有差别,故C正确。

例2在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中,可拆变压器如图甲所示。

(1)为实现探究目的,保持原线圈输入的电压一定,通过改变原、副线圈匝数,测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是。?

A.控制变量法 B.等效替代法 C.演绎法 D.理想实验法

(2)用学生电源给原线圈供电,用多用表测量副线圈两端电压,下列操作正确的是。?

A.原线圈接直流电压,电表用直流电压挡

B.原线圈接直流电压,电表用交流电压挡

C.原线圈接交流电压,电表用直流电压挡

D.原线圈接交流电压,电表用交流电压挡

(3)在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间(接入匝数为800匝),用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱(接入匝数为400匝)之间的电压为3.0V,则原线圈的输入电压可能为。?

A.1.5V B.3.5V C.5.5V D.7.0V

(4)图乙为某电学仪器原理图,图中变压器为理想变压器。左侧虚线框内的交流电源与串联的定值电阻R0可等效为该电