3.4实验探究变压器原副线圈电压与匝数比的关系-2022-2023学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第二册）

选择性必修二学案 第三章 交变电流 4　实验 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 一、新课标要求 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 二、科学素养要求 1.物理观念：变压器。 2.科学思维：培养归纳总结、分析推理能力。 3.科学探究：通过探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，提高科学探究能力。 4.科学态度与责任：培养科学精神和实事求是的科学态度，培养探究科学的兴趣。 三、教材研习 （一）、实验目的 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 （二）、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： (1)n1一定，研究n2和U2的关系。 (2)n2一定，研究n1和U2的关系。 （三）、实验器材 学生电源(低压交流，小于12 V)1个、可拆变压器1个(如图所示)、多用表(交流电压挡)1个、导线若干。 （四）、实验步骤 1．如图所示，连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。 2．保持原线圈匝数不变，用多用电表电压挡测量原线圈电压，并记录在表格中。 3．改变副线圈匝数，用多用电表分别测量副线圈的电压，把匝数、电压的对应数据记录在表格中。 4．保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，重复步骤2、3。 （五）、数据处理 1．将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表 原线圈 匝数n1 副线圈 匝数n2 原线圈 电压U1 副线圈 电压U2 100 300 2 V 100 400 2 V 300 400 4 V 400 400 6 V 400 100 8 V 400 100 4 V 2．由表格数据得出结论 (1)当原线圈匝数不变、输入电压不变时，随着副线圈匝数增加，输出电压增大。进一步研究可知，副线圈电压与副线圈匝数成正比。 (2)当副线圈匝数不变、输入电压不变时，随着原线圈匝数增加，副线圈输出电压变小。进一步研究可知，副线圈电压与原线圈匝数成反比。 （六）、误差分析 1．由于漏磁，通过原、副线圈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．电表的读数存在误差。 （七）、注意事项 1．在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。 2．为了人身安全，学生电源的电压不能超过12 V，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。 四、题型探究 题型一 实验原理及操作 [例题1]　在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)原线圈中接入的电源是________； A．接入电压为220 V交流电源 B．接入学生电源12 V以下直流输出端 C．接入学生电源12 V以下交流输出端 (2)对于实验过程，下列说法正确的是________。 A．为便于探究，应该采用控制变量法 B．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 C．使用多用电表测电压时，先用中等量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量 题型二 数据处理与分析 [例题2]　在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中： (1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是(　　) A．为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 V B．连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源 C．因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱 D．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 (2)多用电表刻度盘上交流电压的刻度是________(选填“均匀”或“不均匀”)的。 (3)某实验小组通过实验，记录的数据如表所示。 原线圈匝数n1(匝) 100 200 400 400 副线圈匝数n2(匝) 400 400 200 800 原线圈两端的电压U1(V) 1．96 4．90 8．00 4．86 副线圈两端的电压U2(V) 7．80 9．76 3．90 9．64 通过分析实验数据可得出的实验结论是________________________。 (4)一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝，测得的电压分别为8．00 V和3．90 V，据此可知电压比与匝数比并不相等，主要原因是________________(至少说出两个原因)。 题型三 实验拓展与创新 [例题3]　有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以绕线