第3章 第3节 第1课时 实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版）

第3节　科学探究：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 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 可拆变压器(如图)、低压交流电源、交流电压表、带夹的导线。 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 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 2.00 V 5.98 V 1∶3 1∶3 100 400 2.00 V 8.00 V 1∶4 1∶4 200 400 4.00 V 7.99 V 1∶2 1∶2 400 400 6.00 V 6.00 V 1∶1 1∶1 400 100 8.00 V 1.99 V 4∶1 4∶1 400 100 4.00 V 1.00 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。 学生用书第75页 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。 类型一　教材原型实验 一、实验原理及操作 物理研究课上，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．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” B．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 C．测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量 D．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 E．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________。 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 解析：　(1)变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”测量，故A错误；实验时可采用控制变量法，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，故B正确；测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电压表，故C正确；变压器开始正常工作后，通过电磁感应，把电能由原线圈输送到副线圈，故D错误；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，故E正确。 (2)变压器线圈通电会产生磁场，而变压器上端的横条相当于磁铁，下端对横条有吸引力作用，因此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，故A正确；仅增加原线圈匝数，次级电压将减小，小灯泡亮度将变暗，故B错误；若仅增加副线圈绕制的圈数，副线圈电压升高，小灯泡消耗的功率变大，学生电源输出的功率变大，有可能使学生电源的过载指示灯亮起，故C正确。 答案：　(1)BCE　(2)AC 针对练．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中： (1)原线圈中接入的电源是________； A．接入电压为220 V交流电源