14.3探究变压器电压与匝数关系-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第14章 交变电流、传感器、电磁波 第14.3讲 探究变压器电压和匝数的关系 【知识点精讲】 一、实验目的 1.会用实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 2. 体会控制变量法，了解实验误差.。 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 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。 (1)保持原线圈的匝数n1和电压U1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估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压挡的最大量程进行测量． ②组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压． 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。 (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．重复(1)中步骤． 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。 【最新高考题精练】 1.（2021年1月浙江选考）在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图4所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于 (单选)。 A.平面abcd B.平面 abfe C.平面abgh D.平面aehd 2．（2017年4月浙江选考）（1）为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是__________（多选）。 A．有闭合铁芯的原副线圈； B．无铁芯的原副线圈 C．交流电源； D．直流电源； E．多用电表（交流电压档） F．多用电表（交流电流档） 用匝数na=60匝和nb=120匝的变压器，实验测量数据如下表， Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90 Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98 根据测量数据可判断连接电源的线圈是_______（填na或nb） 【最新模拟题精练】 1. . （2023北京朝阳二模）某同学用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。 （1）该同学将原线圈接一学生电源的交流电压输出端，并使用交流电压表分别测量原、副线圈两端的电压，得到的实验数据如下表所示。 实验序号 原线圈匝数 副线圈匝数 原线圈电压 （V） 副线圈电压 （V） 1 400 200 4.22 2.10 2 400 800 4.22 8.36 3 400 1600 4.22 16.83 根据实验数据，得到的结论为：在误差允许的范围内，______________。 （2）该同学利用（1）问中第2组数据时的副线圈给一标有“3.8V ； 0.3A”字样的小灯泡供电，发现小灯泡并没有被烧坏。测量此时小灯泡两端的电压约为3.00V，并不是8.36V，其原因主要是_____________。 （3）可拆变压器铁芯是由相互绝缘的薄硅钢片叠压而