2022届高考物理一轮突破实验十五 探究变压器原副线圈电压与匝数的关系

实验十五　探究变压器原副线圈电压与匝数的关系　 实验目的和器材 实验原理 实验目的 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 1.电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,副线圈就存在输出电压。 2.实验电路图 3.实验方法采用控制变量法 (1)在输入电压和n1一定时,研究n2和U2的关系; (2)在输入电压和n2一定时,研究n1和U2的关系。 实验器材 学生电源(低压交流电小于12 V)1个、可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)、多用电表(交流电压挡)1个、导线若干。 【实验过程】 1.保持原线圈的匝数n1=400匝和电压U1=5 V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)选择原线圈的匝数n1=400匝,用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上,将选择开关调至使原线圈两端电压为5 V。将多用电表与原线圈n1=400匝的接线柱相连接,检查原线圈的电压是否为5 V,如图甲。 表格一　U1=5 V,n1=400匝 实验次数 1 2 3 n2/匝 U2/V (2)将多用电表与副线圈n2=200匝的接线柱相连接,如图乙,读出副线圈两端的电压U2。将n2、U2的数值记录在表格一中。 (3)将多用电表与副线圈n2=800匝的接线柱相连接,如图丙,读出副线圈两端的电压U2。将n2、U2的数值记录在表格一中。 (4)将多用电表与副线圈n2=1 400匝的接线柱相连接,如图丁,读出副线圈两端的电压U2。将n2、U2的数值记录在表格一中。 2.保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变,研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。 表格二　U1=5 V,n2=400匝 实验次数 1 2 3 n1/匝 U2/V (1)将1中的原线圈作为副线圈,副线圈作为原线圈。选择n2=400匝,用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。 (2)将选择开关拨至5 V挡。 (3)将多用电表与原线圈n1=200匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。将n1、U2的数值记录在表格二中。 (4)保持n2=400匝,U1=5 V不变,将连接电源的两根导线与原线圈n1=800匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。将n1、U2的数值记录在表格二中。 (5)保持n2=400匝,U1=5 V不变,将连接电源的两根导线与原线圈n1=1 400匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。将n1、U2的数值记录在表格二中。 (6)拆除实验线路,整理好实验器材。 【数据处理】 　分析表格一和表格二数据可知,理想变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比等于两个线圈的匝数n1、n2之比。 【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。 2.原、副线圈有电阻,原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损),造成误差。 3.铁芯中有磁损耗,产生涡流,造成误差。 4.多用电表的读数存在误差。 【注意事项】 (1)要事先推测副线圈两端电压的可能值。 (2)为了人身安全,只能使用低压交流电源,所用电压不要超过12 V,即使这样,通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱。 (3)为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡测试,大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。 (4)连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查,然后请老师确认,只有这样才能接通电源。 (5)在改变学生电源、线圈匝数前均要先断开开关,再进行操作。 【实验创新】 　本实验的创新有两个视角: 视角一:不改变实验原理,改变实验目的,在原线圈两端电压和匝数一定时,用多用电表测出副线圈两端电压就可以求出副线圈的匝数。 视角二:不改变实验装置和实验目的,还可以探究变压器是否是理想变压器。 教材原型实验 【典例1】(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中,实验室中备有下列可供选择的器材: A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) B.条形磁铁 C.直流电源 D.多用电表 E.开关、导线若干 上述器材在本实验中不必用到的是　　　　　(填器材前的序号)。  (2)做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时,原线圈接在电源上,用多用电表测量副线圈的电压,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12 V以下交流电压,电表用交流电压挡 D.原线圈接220 V交流电压,电表用交流电压挡 (3)实验前甲同学的猜想是U1∶U2=n1∶n2;乙同学的猜想是U1∶U2=n2∶n1。你认为猜想合理的同学是　　　　　,你