第3章 第3节 第1课时 实验：探究变压器电压与线圈匝数的关系-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（鲁科版）

第3节　科学探究：变压器 第1课时　实验：探究变压器电压与线圈匝数的关系 一、实验目的 研究变压器电压与线圈匝数间的定量关系． 二、实验器材 可拆变压器、低压交流电源、交流电压表、带夹的导线． 三、实验原理与设计 1．原线圈通过电流时，铁芯中产生磁场，由于交变电流的大小和方向都在不断变化，铁芯中的磁场也在不断地变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈中就存在输出电压． 2．本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系． 四、实验步骤 1．要先估计被测电压的大致范围，再选择恰当的量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电的最大量程进行测量． 2．把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯． 3．用交流电压表测量输入、输出电压． 4．改变输入端电压，重新测量输入、输出端电压，记录在设计好的表格内． 1 2 3 4 5 6 U1 U2 n1 n2 5.改变线圈匝数，重新测量输入、输出端电压，记录在上面设计好的表格内． 五、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． 六、数据处理 根据实验中记录的数据分析完成表格： 1 2 3 4 5 6 U1 U2 n1 n2 U1/U2 n1/n2 七、实验结论 在误差允许的范围内，变压器线圈两端的电压与匝数成正比，数学表达式为：＝. 八、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. 　实验器材选取与操作 　在“探究变压器电压与线圈匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究． (1)下列器材中，实验需要的器材有 ． A．干电池 B．低压交流电源 C．220 V交流电源 D．条形磁铁 E．可拆变压器和导线 F．直流电压表 G．多用电表 (2)关于实验操作，下列说法正确的是 ． A．为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12 V B．实验通电时，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 (3)在实验中，某同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，副线圈两端的电压将 (选填“增大”“减小”或“不变”)． 【解析】　(1)“探究变压器电压与线圈匝数的关系”的实验，需要的器材是低压交流电源，提供低压交流电，同时还需要交流电压表来测量电压及可拆变压器和导线，故选BEG. (2)变压器是为了改变电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过12 V，故A正确；实验通电时，若用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，就将人体并联电路中，会导致所测数据不准确，故B错误；使用多用电表测电压时，先用最高量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故C错误． (3)根据电压比公式：＝，保持原线圈两端的电压和副线圈的匝数不变，减小原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大． 【答案】　(1)BEG　(2)A　(3)增大 　实验数据处理与分析 　在“探究变压器电压与线圈匝数的关系”的实验中，小型可拆变压器的原、副线圈匝数分别为n1＝120匝、n2＝240匝，某实验小组在原线圈两端依次加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，数据如表所示． 实验序号 原线圈两端的电压U1(V) 副线圈两端的电压U2(V) 1 3.9 8.2 1∶2.1 2 5.9 11.8 1∶2.0 3 7.8 15.2 (1)实验小组根据测得的数据在表格中算出U1、U2的比值，还有一组U1、U2的比值没有算出，把求出的结果填在表格中． (2)本实验可得出结论：变压器电压与线圈匝数的关系为 (用题目中给出的字母表示)． (3)该变压器是 变压器(选填“升压”或“降压”)． 【解析】　(1)第三组数据为：＝＝. (2)线圈匝数之比＝＝，结合表格中的数据知，在误差允许的范围内线圈两端电压与匝数