第3章 3.变压器 第1课时 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修 第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

3.变压器 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1.变压器的基本构造和工作原理 2．理解变压器及其条件 3．理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系 1.理解变压器的工作原理 2．知道理想变压器是忽略了能量损失的一种理想模型，进一步体会建立理想模型这种思维方法 3．经历探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的过程，提高科学探究的能力 4．能推导理想变压器的原、副线圈中电流与匝数的关系，培养科学探究能力 1.物理观念：形成理想变压器的概念 2．科学思维：理想变压器这一理想化模型方法的应用 3．科学探究：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 4．科学态度与责任：实验中养成安全使用电表的习惯，养成尊重实验数据的科学态度 第1课时　实验：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。 三、实验器材 低压交流电源(小于12 V)1个、可拆变压器1个(如图甲、乙所示)、多用电表(交流电压挡)2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 学生用书↓ 第83页 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 6 V 1∶3 1∶3 100 400 2 V 8 V 1∶4 1∶4 200 400 4 V 8 V 1∶2 1∶2 400 400 6 V 6 V 1∶1 1∶1 400 100 8 V 2 V 4∶1 4∶1 400 100 4 V 1 V 4∶1 4∶1 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。 一　教材原型实验 某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究变压器的电压与匝数的关系。可拆变压器如图甲、乙所示。 (1)下列说法正确的是 。 A．为确保实验安全，实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数 B．变压器的原线圈接低压交变电流，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” C．可以先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈匝数对副线圈电压的影响 D．测量副线圈电压时，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 E．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈 F．变压器开始正常工作后，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到“传递”磁场能的作用 (2)如图丙所示，某同学自己绕制了两个线圈套在可拆变压器的铁芯上。原线圈接学生电源的交流输出端，副线圈接小灯泡。下列说法正确的是 。 学生用书↓ 第84页 A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取下将更费力 B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变 C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起 (3)理想变压器是一种理想化模型。请分析说明该模型应忽略哪些次要因素；并证明：理想变压器原、副线圈的电压之比等于两个线圈的匝数之比，即＝。 解析：(1)为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；变压器只能改变交变电流的电压，原线圈输入交流电压，副线圈输出交流电压，应用多用电表的“交流电压挡”测量，故B错误；研究变压器线圈两端电压和匝数的关系时，用到了控制变量法，可以先保持原