第十二章 实验十六　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系-（教师用书）【导学教程】2024新教材新高考物理新编大一轮总复习（人教版）

实验十六　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 一、实验目的 探究变压器的原线圈电压一定时，副线圈电压与线圈匝数的定量关系。 二、实验原理 1．实验电路图 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、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，改变副线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响。 3．保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响。 4．将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入表格： 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 5．由表格数据得出结论 原、副线圈的电压之比与原、副线圈的匝数之比相等。 五、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。 考点一　教材原型实验 　有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B，线圈外部还可以绕线。 (1)某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为____________ Ω，由此可推断____________(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。 (2)如果把它看成理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 A线圈的匝数为nA＝____________。(用所测物理量符号表示) [解析]　(1)观察多用电表测的是电阻指向“×1挡”，故A线圈的电阻为24 Ω。由此可推断A的线圈匝数较多。 (2)①用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；②将A线圈与低压交流电源相连接；③用多用电表的交流电压挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U。A线圈的匝数为nA＝n(其他方法，只要合理即可)。 [答案]　(1)24　A　(2)见解析 考点二　探索创新实验 　小华同学做了探究变压器线圈两端的电压与匝数关系的实验，请回答以下问题： (1)本实验中需要测量电压，则在如图所示的器材中，应____________。 A．选甲图中的器材　　　　 B．选乙图中的器材 C．都可以选 D．都不能选 (2)小华在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6 V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13 V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是____________。 A．变压器的铁芯没有闭合 B．一定是电压的测量出了问题 C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝 D．学生电源实际输出电压大于标注的“6 V” (3)用匝数na＝100匝和nb＝200匝的变压器，实验测量数据如表， U1/V 1.60 2.50 3.70 4.60 U2/V 3.70 5.30 7.60 9.70 根据测量数据可判断连接电源的线圈是____________(选填“na”或“nb”)。 [解析]　(1)由题图可知，甲图是多用电表，而乙图是电压表，实验需要测量交流电压，因此选用甲图，故A正确，B、C、D错误。 (2)根据理想变压器的原、副线圈的电压与其匝数关系式＝，若变压器的铁芯没有闭合，则得出副线圈的电压小于12 V，A错误；若是电压的测量出了问题，应该是小于12 V，不应该大于12 V，B错误；副线圈实际匝数与标注的“200”不符，若小于200匝，由以上公式可知，副线圈的电压小于12 V，C错误；若学生电源实际输出电压大于标注的“6 V”，由以上公式可知，副线圈的电压可能为13 V，D正确。 (3)根据题意，电压比与匝数比不相等，