江蘇專用2025版高考物理一輪復習第11章交變電流傳感器實驗15探究變壓器原副線圈電壓與匝數的關系學案

PAGE6-試驗十五探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系1．試驗目的探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系。2．試驗原理(1)變壓器是由原線圈、副線圈和鐵芯組成的。電流通過原線圈時在鐵芯中產生磁場，由于電流的大小、方向在不斷變更，鐵芯中的磁場也不斷變更，變更的磁場在副線圈中產生感應電動勢，副線圈就存在輸出電壓。(2)本試驗通過與副線圈相連接的多用電表，視察原線圈電壓變更時，副線圈的輸出電壓的變更；通過變更原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓比與匝數比的關系。(3)用限制變量法探討。3．試驗器材可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數的線圈)，多用電表，低壓溝通電源等。4．試驗步驟(1)保持原線圈的匝數n1和電壓U1不變，變更副線圈的匝數n2，探討n2對副線圈電壓U2的影響。表格一U1＝5V，n1＝400匝試驗次數123n2/匝U2/V①選擇n1＝400匝，用導線將變壓器原線圈接在學生電源的溝通輸出接線柱上。②將選擇開關調至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的數值記錄在表格一中。⑤保持n1＝400匝，U1＝5V不變，將多用電表與副線圈n2＝800匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。⑥將n2、U2的數值記錄在表格一中。⑦保持n1＝400匝，U1＝5V不變。將多用電表與副線圈n2＝1400匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。⑧將n2、U2的數值記錄在表格一中。(2)保持副線圈的匝數n2和原線圈兩端的電壓U1不變，探討原線圈的匝數對副線圈電壓的影響。表格二U1＝5V，n2＝400匝試驗次數123n1/匝U2/V①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溝通輸出接線柱上。③將選擇開關撥至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n1、U2的數值記錄在表格二中。⑥保持n2＝400匝，U1＝5V不變，將連接電源的兩根導線與原線圈n1＝800匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。⑦將n1、U2的數值記錄在表格二中。⑧保持n2＝400匝，U1＝5V不變，將連接電源的兩根導線與原線圈n1＝1400匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。⑨將n1、U2的數值記錄在表格二中。⑩拆除試驗線路，整理好試驗器材。5．留意事項(1)要事先推想副線圈兩端電壓的可能值。(2)為了人身平安，只能運用低壓溝通電壓，所用電壓不要超過12V，即使這樣，通電時不要用手接觸袒露的導線、接線柱。(3)為了多用電表的平安，運用溝通電壓擋測電壓時，先用最大量程擋測試，大致確定電壓后再選擇適當的擋位進行測量。(4)連接電路后要由同組的幾位同學分別獨立檢查，然后請老師確認，只有這時才能接通電源。試驗原理與操作1．試驗采納限制變量法①保持原線圈的匝數不變，增加副線圈的匝數，視察到副線圈兩端的電壓增大；②保持副線圈的匝數不變，增加原線圈的匝數，視察到副線圈兩端的電壓減小。2．變壓器的原理是互感現象的應用原線圈磁場的變更引起副線圈感應電流的變更，不能用直流電源；因為須要測量電壓，所以須要多用電表(溝通電壓擋)。[題組訓練]1．志向變壓器是指在變壓器變壓的過程中，線圈和鐵芯不損耗能量、磁場被束縛在鐵芯內不外漏的變壓器。現有一個志向變壓器有一個原線圈(匝數為n1)和一個副線圈(匝數為n2)。甲、乙兩位同學想探究這個志向變壓器的原、副線圈兩端的電壓與線圈匝數的關系。(1)甲同學的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同學的猜想是U1∶U2＝n2∶n1。你認為猜想合理的同學是________，你做出上述推斷所依據的物理規(guī)律是____________________。(2)為了驗證理論推導的正確性，可以通過試驗來探究，為保證明驗平安、有效地進行，應選用________電源。(3)在試驗時，若采納多用電表進行測量，應先將選擇開關置于________擋，并選用________量程進行測試，大致確定被測數據后，再選用適當的量程進行測量。[解析](1)由變壓器的工作原理可知：猜想合理的同學是甲同學。做出上述推斷依據的物理規(guī)律是法拉第電磁感應定律。(2)為了保證明驗平安、有效地進行，應選用低壓(一般低于12V)溝通電源。(3)運用多用電表時，應先將選擇開關置于溝通電壓擋，并選用較大(或最大)量程進行測試。[答案](1)甲法拉第電磁感應定律(2)低壓(一般低于12V)溝通(3)溝通電壓較大(或最大)2．(1)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的試驗中，試驗室中備有下列可供選擇的器材：A．可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數的線圈)B．條形磁鐵C．直流電源D．多用電表E．開關、導線若干上述器材在本試驗中不必用到的是________(填器材前的序號)，本試驗中還須要用到的器材有________。(2)做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”試驗時，原線圈接在電源上，用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是()A．原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋B．原線圈接直流電壓，電表用溝通電壓擋C．原線圈接12V以下溝通電壓，電表用溝通電壓擋D．原線圈接220V溝通電壓，電表用溝通電壓擋[解析](1)變壓器的原理是互感現象，是原線圈磁場的變更引起副線圈感應電流的變更，所以不須要外界的磁場，故條形磁鐵B不必用到，假如原線圈中通的是直流電源，則副線圈中不會有感應電流產生，故直流電源C不必用到，須要用到低壓溝通電源；(2)變壓器的工作原理是互感現象，故原線圈接溝通電壓，輸出電壓也是溝通電壓，故電表用溝通電壓擋，綜合(1)可知，應選C。[答案](1)BC(2)低壓溝通電源C3．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”試驗中，某同學利用“教學用的可拆變壓器”進行探究。關于試驗操作，下列說法正確的是()A．為了人身平安，原線圈兩端只能運用低壓溝通電源，所用電壓不要超過12VB．試驗通電時，可用手接觸袒露的導線、接線柱等檢查電路C．運用多用電表測電壓時，先用中等量程擋試測，再選用恰當的擋位進行測量A[變壓器是變更電壓，因此為了人身平安，原線圈兩端只能運用低壓溝通電源，所用電壓不超過12V，故A正確；試驗通電時，不能用手接觸袒露的導線、接線柱等檢查電路，故B錯誤；運用多用電表測電壓時，先用最高量程擋試測，再選用恰當的擋位進行測量，故C錯誤。故選A。]數據處理與誤差分析1．變壓器的原理是互感現象的應用，是原線圈磁場的變更引起副線圈感應電流的變更，所以不須要外界的磁場；假如原線圈中通的是直流電源，則副線圈中不會有感應電流產生；原線圈接溝通電壓，輸出電壓也是溝通電壓。2．實際試驗中會存在漏磁現象。[題組訓練]1．(1)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的試驗，必須要選用的是________。A．有閉合鐵芯的原、副線圈B．無鐵芯的原、副線圈C．溝通電源D．直流電源E．多用電表(溝通電壓擋)F．多用電表(溝通電流擋)(2)用匝數na＝60匝和nb＝120匝的變壓器，試驗測量數據如下表，U1/V1.802.803.804.90U2/V4.006.018.029.98依據測量數據可推斷連接電源的線圈是________(填“na”或“nb”)。[解析](1)變壓器的原理是互感現象。是原線圈磁場的變更引起副線圈感應電流的變更，假如原線圈連接的是直流電源，則副線圈中不會有感應電流產生。題意為探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數的關系，須要測量電壓，所以須要一個測電壓的儀器，所以須要的器材有A有閉合鐵芯的原、副線圈；C溝通電源；E多用電表(溝通電壓擋)；故選ACE。(2)依據題意，電壓比與匝數比不相等，可知該變壓器為非志向變壓器，考慮到變壓器有漏磁鐵芯發(fā)熱、導線發(fā)熱等影響，推斷出U2為原線圈上電壓大小，則推斷出接電源的是nb。[答案](1)ACE(2)nb2．某探討性學習小組的同學想用220V溝通電源作為某小型電器的電源。他先制作了一個溝通變?yōu)橹绷鞯恼髌鳎沁@個整流器須要用6V的溝通電源，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)他不知道如何接法，也沒有相應的說明書。你能幫他推斷正確的接法是a、d端接________(選填“220V”或“6V”)。(2)這臺220V/6V的志向變壓器接6V的線圈匝數是300匝，則接220V的線圈匝數是________匝。[解析](1)因為志向變壓器的輸入功率等于輸出功率，采納的是降壓變壓器，依據P＝UI可知，副線圈中的電流大，為了減小輸電線上功率的損失，副線圈電線電阻要小，由公式R＝ρeq\f(l,S)知，引線要粗，故a、d接6V。(2)依據變壓器工作原理知：eq\f(Ua,Ub)＝eq\f(na,nb)，若志向變壓器接6V的線圈匝數是300匝，則接220V的線圈匝數是11000匝。[答案](1)6V(2)110003．在探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系試驗中，小李同學采納了如圖所示的可拆式變壓器(鐵芯不閉合)進行探討。(1)試驗還需下列器材中的________。電流表電壓表學生電源多用電表(2)試驗中，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為5.0V，則所接電源電壓擋位為________。A．18.0VB．10.0VC．5.0VD．2.5V[解析](1)本試驗中，變壓器的原線圈應接在溝通電源上，為了知道原、副線圈的電壓比和線圈匝數比之間的關系，還須要多用電表，故學生電源和多用電表兩個器材不能缺少。(2)①志向變壓器原、副線圈電壓和匝數