精品解析：13.2 变压器　远距离输电实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系（讲）

第十三章 交变电流 电磁波 传感器 第2讲　变压器　远距离输电实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 一　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数关系 1.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 ①n1、U1一定，研究n2和U2的关系。 ②n2、U1一定，研究n1和U2的关系。 2.实验器材 学生电源（低压交流电源，小于12 V）1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干。 3.实验过程 （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。 （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。 4.数据处理 由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系。 5.注意事项 （1）在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开电源开关，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，通电时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。 二　理想变压器的原理及应用 1.构造和原理 （1）构造：如图所示，变压器是由___________和绕在铁芯上的___________组成的。 （2）原理：电磁感应的互感现象。 2.基本关系式 （1）功率关系：___________。 （2）电压关系：___________。 （3）电流关系：只有一个副线圈时=。 （4）频率关系：___________。 三　理想变压器的动态分析 1.匝数比不变的分析思路 （1）U1不变，根据=，输入电压U1决定输出电压U2，不论负载电阻R如何变化，U2___________。 （2）当负载电阻发生变化时，I2变化，输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化。 （3）I2变化引起P2变化，而P1=P2，故P1发生变化。 2.负载电阻不变的分析思路 （1）U1不变，发生变化时，U2变化。 （2）R不变，U2变化时，I2发生变化。 （3）根据P2=，P2发生变化，再根据P1=___________，故P1变化，P1=U1I1，U1不变，故I1发生变化。 考向1　理想变压器匝数不变问题的分析和计算 四　远距离输电 如图所示，若发电站输出电功率为P，输电电压为U，用户得到的电功率为P′，用户端的电压为U′，输电电流为I，输电线总电阻为R。 1.输电电流 I=___________=___________。 2.电压损失 （1）ΔU=___________；（2）ΔU=IR。 3.功率损失 （1）ΔP=___________=ΔU·I； （2）ΔP=___________=(）2R 4.降低输电损耗的两个途径 （1）减小输电线的电阻R。由R=ρ知，可加大导线的___________、采用___________的材料做导线。 （2）减小输电导线中的电流。在输电功率一定的情况下，根据P=UI，要减小电流，必须___________。 考点一　实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 典例精析 变式巩固 【例题1】 1. 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，利用如图所示的可拆变压器能方便地探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。 （1）为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是___________。 A.控制变量法B.等效替代法C.演绎法D.理想实验法 （2）某次实验中得到实验数据如下表所示，表中、分别为原、副线圈的匝数，、分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析，你的结论是_______________________________。 实验次数 /匝 /匝 1 1400 400 12.1 3.42 2 800 400 12.0 5.95 3 200 100 11.9 592 （3）原、副线圈上的电压之比是否等于它们的匝数之比呢？发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律，分析下列可能的原因，你认为正确的是__________。 A.原、副线圈的电压不同步B.变压器线圈中有电流通过时会发热 C.铁芯在交变磁场的作用下会发热D.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失 【变式题】 2. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中