第4講　實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系

第4講實(shí)驗(yàn)：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系一、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1．實(shí)驗(yàn)電路圖2．實(shí)驗(yàn)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。三、實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生電源(低壓交流)、可拆變壓器(配備幾個(gè)不同匝數(shù)的線圈)、多用電表、導(dǎo)線若干。四、實(shí)驗(yàn)步驟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(duì)副線圈電壓U2的影響。(1)選擇n1＝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)調(diào)節(jié)選擇開(kāi)關(guān)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。表格一U1＝5V，n1＝400匝(5)改變副線圈的匝數(shù)n2，重復(fù)上述步驟，將數(shù)據(jù)記錄在表格一中。實(shí)驗(yàn)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，研究原線圈的匝數(shù)對(duì)副線圈電壓的影響。(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(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。(3)將選擇開(kāi)關(guān)撥至5V擋。(4)將多用電壓與副線圈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。表格二U1＝5V，n2＝400匝(6)改變?cè)€圈的匝數(shù)n1，重復(fù)上述步驟，將數(shù)據(jù)記錄在表格二中。實(shí)驗(yàn)次數(shù)123n1/匝

U2/V

五、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(gè)線圈的匝數(shù)n1、n2之比。六、注意事項(xiàng)1．要事先推測(cè)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(guò)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(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)，大致確定電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。4．連接電路后要由同組的幾位同學(xué)分別獨(dú)立檢查，然后請(qǐng)老師確認(rèn)，只有這時(shí)才能接通電源。七、誤差分析1．由于漏磁，通過(guò)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?？疾辄c(diǎn)(一)實(shí)驗(yàn)原理與操作1．某物理興趣小組選用匝數(shù)可調(diào)的可拆變壓器來(lái)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)：(1)原、副線圈中接入的是__________；A．副線圈接直流電流表B．副線圈接交流電壓表C．原線圈中接入低壓交流電D．原線圈中接入12V以下的直流電(2)該小組繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，在輸入電壓不變的前提下，先保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓增大；然后保持副線圈的匝數(shù)不變，減少原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)答案：(1)BC

(2)增大2．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，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(kāi)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________(只填步驟前數(shù)字序號(hào))；(2)如圖所示，在實(shí)驗(yàn)中，兩線圈的匝數(shù)n1＝1600，n2＝400，當(dāng)將n1做原線圈時(shí)，U1＝16V，副線圈兩端電壓U2＝4V；原線圈與副線圈對(duì)調(diào)后，當(dāng)U1′＝8V時(shí)，U2′＝32V，那么可初步確定，變壓器兩個(gè)線圈的電壓U1、U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關(guān)系是________?？疾辄c(diǎn)(二)數(shù)據(jù)處理與誤差分析3．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n1＝120匝、n2＝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。(1)實(shí)驗(yàn)小組根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)在表格中算出U1、U2的比值，還有一組U1、U2的比值沒(méi)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_(kāi)___________(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。4．一個(gè)教學(xué)用的簡(jiǎn)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(shí)測(cè)定兩線圈的匝數(shù)。(1)為完成該實(shí)驗(yàn)，除了選用電壓表、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(jiǎn)易變壓器的A、B兩線圈依次接電源，用電壓表分別測(cè)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_(kāi)_______匝，線圈B的匝數(shù)為_(kāi)_______匝。A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(cè)量誤差，你認(rèn)為繞制線圈C的匝數(shù)應(yīng)該________(填“多一些”或“少一些”)更好。答案：(1)交流(2)400

190

(3)多一些考查點(diǎn)(三)實(shí)驗(yàn)的綜合創(chuàng)新考查5．有一個(gè)教學(xué)用的可拆變壓器，其鐵心粗細(xì)一致，如圖所示，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)用多用電表的同一歐姆擋先后測(cè)量了A、B線圈的電阻值，指針?lè)謩e對(duì)應(yīng)圖中的a、b位置，則A線圈的電阻為_(kāi)_______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(cè)量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長(zhǎng)絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓交流電源，請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)步驟：①用絕緣導(dǎo)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“交流電壓”擋分別測(cè)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_(kāi)_______(用已知和測(cè)得量的符號(hào)表示)。6．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，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(shí)驗(yàn)還需下列器材中的________；(2)實(shí)驗(yàn)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(dāng)副線圈所接電表的示數(shù)為5.0V，則所接電源電壓