14.第14讲 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系-2023-2024学年高二物理下学期同步培优练（教科版2019选择性必修第二册）

第14讲 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 14.1基础巩固 实验原理与器材 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。 实验操作 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。 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。 实验结论：原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比。 14.2考点精析 考点一　教材原型实验 例1 某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验。 (1)下列实验器材必须要用的有________(选填字母代号)。 A.干电池组 B.学生电源 C.多用电表 D.直流电压表 E.滑动变阻器 F.条形磁铁 G.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) (2)下列说法正确的是______(选填字母代号)。 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.要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数 C.测量电压时，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 (3)该同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析可以得到的实验结论是：___________________________________________________________ _________________________________________________________________。 实验次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V 1 1 600 400 12.1 2.90 2 800 400 10.2 4.95 3 400 200 11.9 5.92 跟踪训练 1.利用如图1所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系： 图1 (1)除图中所示器材外，还需要的器材有________。 A.干电池 B.低压交流电源 C.直流电压表 D.多用电表 (2)下列说法正确的是________。 A.变压器工作时通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈 B.变压器工作时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”能量的作用 C.理想变压器原、副线圈中的磁通量总是相同 D.变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零 (3)由于变压器工作时有能量损失，实验测得的原、副线圈的电压比应当________(选填“大于”“等于”或“小于”)原、副线圈的匝数比。 考点二　创新拓展实验 例2 有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，如图2甲所示。它有两个外观基本相同的线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以再绕线圈。 (1)某同学用多用电表的“×1”欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的a、b位置，则A线圈的电阻为________Ω，由此可推断________(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。 　 　　　　　 甲　　　　　　　　乙 图2 (2)如果把该变压器看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长绝缘导线，一只多用电表和低压交流电源。请完成以下实验步骤： ①用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈； ②将A线圈与低压交流电源相连接； ③用多用电表的“交流电压”挡分别测量A线圈的输入电压UA和________(选填“绕制”或“B”)线圈的输出电压U； ④则A线圈的匝数为________(用已知和测得量的符号表示)。 跟踪训练 2.小华同学做了探究变压器线圈两端的电压与匝数关系的实验，请回答以下问题： (1)本实验中需要测量电