第十三章 交變電流 電磁振蕩與電磁波 傳感器 第70課時 探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系  傳感器的簡單應用 實驗增分課_第1頁
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第70課時探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系傳感器的簡單應用[實驗增分課]1.探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系裝置原理操作要領數(shù)據(jù)處理誤差分析注意事項控制變量法(1)n1一定,研究U2和n2的關(guān)系。(2)n2一定,研究U2和n1的關(guān)系(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的影響由分析獲得的數(shù)據(jù)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(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(銅損),造成誤差。(3)鐵芯中有磁損耗,產(chǎn)生渦流,造成誤差(1)為了人身安全,只能使用低壓(不超過12V)交流電源,通電時不要用手接觸裸露的導線、接線柱。(2)為了多用電表的安全,使用交流電壓擋測電壓時,先用最大量程擋測試,大致確定電壓后再選擇適當?shù)膿跷贿M行測量2.傳感器的簡單應用裝置原理實驗過程操作要領傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹浚?、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測量的量(一般是電學量)(1)研究熱敏電阻的熱敏特性①將熱敏電阻放入燒杯中的水中,測量水溫和熱敏電阻的阻值。②改變水的溫度,多次測量水的溫度和熱敏電阻的阻值,記錄在表格中,把記錄的數(shù)據(jù)畫在R-t圖中,得圖像如圖所示。(2)研究光敏電阻的光敏特性①將光電傳感器、多用電表、燈泡、滑動變阻器連接好,其中多用電表置于“×100”擋。②先測出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值,并記錄數(shù)據(jù)。③打開電源,讓小燈泡發(fā)光,調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮,觀察表盤指針顯示電阻阻值的變化情況,并記錄。④用手掌(或黑紙)遮光時電阻值又是多少,并記錄(1)在做熱敏實驗時,加開水后要等一會兒再測其阻值,以使電阻溫度與水的溫度相同,并同時讀出水溫。(2)光敏實驗中,如果效果不明顯,可將光敏電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中,并通過蓋上小孔改變射到光敏電阻上的光的多少。(3)歐姆表每次換擋后都要重新歐姆調(diào)零【典例1】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.變壓器工作時通過鐵芯導電把電能由原線圈輸送到副線圈B.變壓器工作時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載時,原線圈兩端電壓為零(3)由于變壓器工作時有能量損失,實驗測得的原、副線圈的電壓比U1U2應當(選填“大于”“等于”或“小于”)難點助攻第(3)問:比較“實驗測得的原、副線圈的電壓比U1U2與原、副線圈的匝數(shù)比n1n2”的大小關(guān)系,分析該問題時關(guān)鍵要知道實驗中的變壓器由于有銅損、磁損和鐵損,導致通過變壓器副線圈的磁通量比理論值要略小,聽課記錄在“探究變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系”的實驗中,小型可拆變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1=120匝、n2=240匝,某實驗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量原、副線圈兩端的電壓,數(shù)據(jù)如表所示:實驗序號原線圈兩端的電壓U1/V副線圈兩端的電壓U2/VU14.38.21∶1.925.911.81∶2.037.815.2(1)實驗小組根據(jù)測得的數(shù)據(jù)在表格中算出U1、U2的比值,還有一組U1、U2的比值沒有算出,把求出的結(jié)果填在表格中;(2)本實驗可得出結(jié)論:變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關(guān)系為(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。【典例2】在實際應用中有多種自動控溫裝置,以下是其中兩種控溫裝置。(1)圖(a)為某自動恒溫箱原理圖,箱內(nèi)的電阻R1=2kΩ,R2=1.5kΩ,R3=4kΩ,Rt為熱敏電阻,其電阻隨溫度變化的圖像如圖(b)所示。當a、b兩點電勢φa<φb時,電壓鑒別器會令開關(guān)S接通,恒溫箱內(nèi)的電熱絲發(fā)熱,使箱內(nèi)溫度提高;當φa≥φb時,電壓鑒別器會使S斷開,停止加熱,則恒溫箱內(nèi)的穩(wěn)定溫度為℃,恒溫箱內(nèi)的電熱絲加熱時Rt的取值范圍為。(2)有一種由PTC元件做成的加熱器,它產(chǎn)生的焦耳熱功率PR隨溫度t變化的圖像如圖(c)所示。該加熱器向周圍散熱的功率為PQ=k(t-t0),其中t為加熱器的溫度,t0為室溫(本題中取20℃),k=0.1W/℃。當PR=PQ時加熱器的溫度即可保持穩(wěn)定,則該加熱器工作的穩(wěn)定溫度為℃。某次工作中,該加熱器從室溫升高至穩(wěn)定溫度的過程中,下列溫度變化過程用時最短的是(填選項前的字母序號)。A.20~24℃ B.32~36℃C.48~52℃ D.60~64℃難點助攻第(1)問:求解恒溫箱內(nèi)的電熱絲加熱時Rt的取值范圍時,關(guān)鍵是明確實驗電路的特點,電壓鑒別器兩端a、b的電勢高低關(guān)系由“橋式電路”決定,滿足R1R3=R2Rt時第(2)問:求解該加熱器工作的穩(wěn)定溫度時,關(guān)鍵是在PR-t圖中根據(jù)PQ=k(t-t0)作出其PQ-t圖像,則兩條圖線的交點即為該加熱器工作的穩(wěn)定溫度。聽課記錄某同學用光敏電阻和電磁繼電器等器材設計自動光控照明電路。(1)光強(IV)是表示光強弱程度的物理量,單位為坎德拉(cd)。如圖(a)所示是光敏電阻阻值隨光強變化的圖線,由此可得到的結(jié)論是:。(2)圖(b)為電磁繼電器的構(gòu)造示意圖,其中L為含有鐵芯的線圈,P為可繞O點轉(zhuǎn)動的銜鐵,K為彈簧,S為一對觸頭,A、B、C、D為四個接線柱。工作時,應將(填“A、B”或“C、D”)接照明電路。(3)請在圖(c)中用筆畫線代替導線,完成實物電路的連接。(4)已知電源電動勢為3V,內(nèi)阻很小,電磁鐵線圈電阻R0=20.0Ω,電流超過50mA時可吸合銜鐵。如果要求光強達到2cd時,照明電路恰好接通,則圖(c)中定值電阻R定=Ω。(結(jié)果保留2位小數(shù))【典例3】有一個教學用的可拆變壓器,其鐵芯粗細一致,如圖甲所示。它有兩個外觀基本相同的線圈A、B(內(nèi)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“×1”歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值,指針分別對應圖乙中的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“交流電壓”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(用已知和測得量的符號表示)。3步穩(wěn)解題①實驗目的是什么?a.判斷兩個外觀基本相同的線圈A、B的匝數(shù)多少關(guān)系。b.測量A線圈的匝數(shù)。②實驗原理是什么?a.電阻定律。b.理想變壓器的原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。③怎樣處理數(shù)據(jù)?a.通過多用電表讀出線圈A、B的電阻,根據(jù)電阻大小結(jié)合電阻定律判斷線圈A、B匝數(shù)的多少關(guān)系。b.利用UAU=nAn,求解nA聽課記錄某研究性學習小組的同學想用220V交流電源作為某小型電器的電源。他先制作了一個交流變?yōu)橹绷鞯恼髌?,但是這個整流器需要用6V的交流電源,于是他又添置了一臺220V/6V的變壓器,如圖所示。他看到這個變壓器上有a、b、c、d四個引出線頭,且a、d引線比b、c引線粗。(1)他不知道接法,也沒有相應的說明書。請你幫他判斷正確的接法是a、d端接(選填“220V”或“6V”)。(2)這臺220V/6V的理想變壓器接6V的線圈匝數(shù)是300匝,則接220V的線圈匝數(shù)是匝。

【典例4】(2022·廣東高考12題)彈性導電繩逐步成為智能控制系統(tǒng)中部分傳感器的敏感元件。某同學測量彈性導電繩的電阻與拉伸后繩長之間的關(guān)系,實驗過程如下:(1)裝置安裝和電路連接如圖甲所示,導電繩的一端固定,另一端作為拉伸端,兩端分別用帶有金屬夾A、B的導線接入如圖乙所示的電路中。(2)導電繩拉伸后的長度L及其電阻Rx的測量①將導電繩拉伸后,用刻度尺測量并記錄A、B間的距離,即為導電繩拉伸后的長度L。②將滑動變阻器R的滑片滑到最右端。斷開開關(guān)S2,閉合開關(guān)S1,調(diào)節(jié)R,使電壓表和電流表的指針偏轉(zhuǎn)到合適位置。記錄兩表的示數(shù)U和I1。③閉合S2,電壓表的示數(shù)(選填“變大”或“變小”)。調(diào)節(jié)R使電壓表的示數(shù)仍為U,記錄電流表的示數(shù)I2,則此時導電繩的電阻Rx=(用I1、I2和U表示)。④斷開S1,增大導電繩拉伸量,測量并記錄A、B間的距離,重復步驟②和③。(3)該電壓表內(nèi)阻對導電繩電阻的測量值(選填“有”或“無”)影響。(4)圖丙是根據(jù)部分實驗數(shù)據(jù)描繪的RxL圖線。將該導電繩兩端固定在某種機械臂上,當機械臂彎曲后,測得導電繩的電阻Rx為1.33kΩ,則由圖線可讀出導電繩拉伸后的長度為cm,即為機械臂彎曲后的長度。3步穩(wěn)解題①實驗目的是什么?測量彈性導電繩的電阻與拉伸后繩長之間的關(guān)系。②實驗原理是什么?部分電路的歐姆定律、并聯(lián)電阻的計算。③怎樣處理數(shù)據(jù)?a.利用串并聯(lián)電路知識進行相關(guān)計算;b.利用Rx-L圖線直接讀出導電繩電阻Rx=1.33kΩ對應的導電繩拉伸后的長度L。聽課記錄某同學設計了一種“自動限重器”,如圖甲所示。該裝置由控制電路和工作電路組成,其主要元件有電磁繼電器、貨物裝載機(實質(zhì)是電動機)、壓敏電阻R1和滑動變阻器R2

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