第12章 实验16 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系(课件PPT)-【金榜题名】2026年高考物理一轮总复习

第十二章　交变电流　电磁波　传感器 实验十六　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 提 分 集 训 （七 十一） 点击进入word 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 谢谢观看 第十二章　交变电流　电磁波　传感器 高考总复习 物理 返回目录 考向 定位 1.通过实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法；2.会处理实验数据，了解实验误差的来源． 原理与器材 实验操作 注意事项 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． 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． 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． 实验数据：由实验数据分析变压器原、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． 实验结论：原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比． 原理与器材 实验操作 注意事项 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． 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． 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． 实验数据：由实验数据分析变压器原、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． 实验结论：原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比． 原理与器材 实验操作 注意事项 实验数据：由实验数据分析变压器原、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． 实验结论：原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比． [例1]　(2025·深圳模拟)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中使用的可拆式变压器如图所示，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数． (1)组装好可拆式变压器后，使用学生电源给原线圈供电，用多用电表测量副线圈两端的电压，下列操作正确的是(　　) A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡 B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡 D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡 (2)在正确组装变压器后，甲、乙、丙三位同学分别利用控制变量法探究副线圈的电压U2与原线圈电压U1，原线圈的匝数n1，副线圈的匝数n2的关系，将实验数据绘制成甲、乙、丙三幅图像，哪个同学的实验结果有误______________(填“甲”“乙”或“丙”)； (3)小明同学正确组装变压器后，把36 V的学生交流电源接到原线圈“2”，“14”接线柱，副线圈接线“0”，“4”接线柱，原、副线圈的匝数比为____，在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是________(填标号). A.16.0 V　　　　B．12.0 V C.11.8 V D．0 V (4)从实验数据分析原、副线圈上的电压之比并不等于它们的匝数之比，分析下列可能的原因，你认为正确的是__________(填标号). 实验次数 n1/匝 n2/匝 U1/V U2/V 1 200 100 8.2 4.0 2 200 100 6.1 2.9 3 200 100 4.0 1.9 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.穿过副线圈的磁通量小于原线圈的磁通量 【解析】　(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，电源应使用交流电源，同时还需要交流电压表来测量电压． 故选D. (2)对于理想变压器有 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2) 整理有U2＝ eq \f(n2,n1)U1或U2＝U1n2· eq \f(1,n1)或U2＝ eq \f(U1,n1)·n2 结合题图可知，乙同学的图像是错误的． (3)由题意可知，原线圈的匝数为 n1＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(14－2))×100＝1 200 副线圈为 n2＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4－0))×100＝400 所以由于理想变压器原副线圈匝数比为 eq \f(n1,n2)＝ eq \f(1 200,400)＝ eq \f(3,1) 设副线圈的电压为U2，有 eq \f(U1,U2)＝ eq \f(n1,n2) 解得U2＝12 V 由于变压器不是理想变压器，会有“漏磁”的情况出现，所以副线圈的电压表读数应该小于12 V，即有可能是11.8 V．故选C. (4)从实验数据分析，原副线圈上的电压之比并不等于他们的匝数之比，其变压器并不是理想变压器，能量损失主要来源三个方面，分别是变压器线圈中有电流通过时会发热(铜损)、铁芯在交变磁场的作用下产生涡流发热(铁损)和穿过副线圈的磁通量小于原线圈的磁通量(磁损). 故选BCD. 【答案】　(1)D (2)乙 (3)3∶1　C (4)BCD [例2]　在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，李辉同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100匝”的匝数． (1)本实验中，实验室有下列器材： A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) B.条形磁铁 C.直流电源 D.多用电表 E.开关、导线若干 上述器材在本实验中不需要的有________(填器材料序号)，本实验中还需用到的器材有________． (2)对于实验过程，下列说法正确的有________． A.为便于探究，应该采用控制变量法 B.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” C.使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 D.因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 (3)实验中，电源接变压器原线圈“0”、“8”接线柱，副线圈接“0”、“4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0 V，若变压器是理想变压器，则原线圈的电压应为__________． A.18.0 V B．10.0 V C.5.0 V D．2.5 V (4)组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，如图所示，原线圈接12.0 V的学生电源，原副线圈的匝数比为8∶1，副线圈两端接交流电压表，则交流电压表的实际读数可能是________． A.0 V B．96.0 V C.1.5 V D．0.65 V (5)李辉同学正确组装变压器后，把12.0 V的学生交流电源接到原线圈“2”、“8”接线柱(相当于600匝)，副线圈接线“0”、“1”接线柱，如图所示．在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是________． A.0 V B．5.8 V C.2.0 V D．1.5 V (6)用匝数na＝400匝和nb＝800匝的变压器，实验测量数据如表： Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90 Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98 根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是________(填“na”或“nb”). 【解析】　(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，使用的是交流电，所以不需要直流电，磁场是利用了电流的磁效应，所以也不需要条形磁铁． 故选BC. 本实验中还需用到的器材是低压交流电源． (2)A.为便于探究，应该采用控制变量法，所以A正确； B.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”，所以B错误； C.使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量，所以C正确； D.虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样子可减小实验误差，及安全问题，所以D错误； 故选AC. (3)利用理想变压器，原副线圈的电压与匝数成正比规律可知，当副线圈所接电表的示数为5.0 V，原线圈的电压应为10 V，所以B正确；ACD错误； 故选B. (4)组装变压器时，李辉同学没有将铁芯闭合，则变压器漏磁比较厉害，则副线圈的交流电压表的实际读数小于理想变压器的副线圈的读数 U2＝ eq \f(n2,n1)U1＝ eq \f(1,8)×12＝1.5 V 所以D正确；ABC错误； 故选D. (5)李辉同学正确组装变压器后，变压器还是存在漏磁现象，还有铜损、铁损等损耗，则副线圈的交流电压表的实际读数还是小于理想变压器的副线圈的读数 U2＝ eq \f(n2,n1)U1＝ eq \f(1,6)×12＝2.0 V 所以D正确；ABC错误； 故选D. (6)由于变压器总是存在漏磁现象，还有铜损、铁损等损耗，则副线圈的交流电压表的实际读数还是小于理想变压器的副线圈的读数，由于Ua总是小于Ub的一半，所以可判断连接交流电源的原线圈是nb. 【答案】　(1)BC　低压交流电源　(2)AC (3)B　(4)D　(5)D　(6)nb [对点训练] 1．有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，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)，线圈外部还可以绕线． (1)某同学用一多用电表的同一倍率欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图乙中的A、B位置，由此可推断________(填“A”或“B”)线圈的匝数较多． (2)该实验中输入端所接电源最适合的是________． A.220 V交流电源 B.220 V直流电源 C.12 V以内低压直流电源 D.12 V以内低压交流电源 (3)如果把它看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源．请完成实验步骤的填空： a.用绝缘导线在线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈； b.将A线圈与低压交流电源相连接； c.用多用电表的________挡分别测量A线圈的输入电压UA和绕制线圈的输出电压U； d.则A线圈的匝数为________(用题目中的物理符号表示). 解析：(1)根据电阻定律R＝ρ eq \f(L,S)，电阻率和横截面积相同时，导线越长，电阻越大，A线圈电阻比B的大，故A线圈匝数较多． (2)为保证学生安全，应用12 V以内低压交流电源，故选D. (3)变压器输入输出都是交流电，所以要用交流电压挡测输入和输出电压． 根据变压器原、副线圈的电压比等于匝数比 eq \f(UA,U)＝ eq \f(nA,n) 解得nA＝ eq \f(nUA,U) 答案：(1)A (2)D (3)交流电压　 eq \f(nUA,U) 2．(2024·天津期末)Ⅰ.在探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验中： (1)用学生电源给原线圈供电，用多用电表测量副线圈两端电压，下列操作正确的是________． A.原线圈接直流电压，多用电表用直流电压挡 B.原线圈接直流电压，多用电表用交流电压挡 C.原线圈接交流电压，多用电表用直流电压挡 D.原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡 (2)实验时，保持学生电源的输出电压一定．首先只改变副线圈的匝数，测量副线圈上的电压；再只改变原线圈的匝数，测量副线圈上的电压．并将相应数据记入表格中．上述探究中采用的实验方法是________(填“控制变量法”或“理想化实验法”). (3)一位同学实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为400匝，原线圈所接学生电源为“2 V”挡位，测得副线圈的电压为9.0 V，则下列叙述中最有可能符合实际情况的一项是________． A.变压器的铁芯没有闭合 B.原线圈实际匝数与标注“100”不符，应大于100匝 C.副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝 D.学生电源实际输出电压大于标注的“2 V” D.学生电源实际输出电压大于标注的“2 V” Ⅱ.某同学应用楞次定律判断线圈中导线的缠绕方向． 器材有：一个绕向未知的线圈，一个条形磁铁，一只多用电表，导线若干． 操作步骤如下： ①为避免指针反向偏转损坏电表，先调整指针定位螺丝使指针尽量偏向零刻线右侧； ②把多用电表和线圈按图甲连接，将选择开关旋转到10 mA档； ③将条形磁铁N极向下插入线圈时，发现多用电表的指针向右偏转； ④根据楞次定律判断出线圈中导线的缠绕方向． D.学生电源实际输出电压大于标注的“2 V” Ⅱ.某同学应用楞次定律判断线圈中导线的缠绕方向． 器材有：一个绕向未知的线圈，一个条形磁铁，一只多用电表，导线若干． 操作步骤如下： 1 为避免指针反向偏转损坏电表，先调整指 针定位螺丝使指针尽量偏向零刻线右侧； ②把多用电表和线圈按图甲连接，将选择开关旋转到10 mA档； ③将条形磁铁N极向下插入线圈时，发现多用电表的指针向右偏转； ④根据楞次定律判断出线圈中导线的缠绕方向． 请回答下列问题： (1)在步骤①中调整多用电表的指针定位螺丝是________(填“a”“b”或“c”)； (2)可判断线圈中导线的缠绕方向如图乙中的________(填“A”或“B”)所示； (3)若条形磁铁插入越快，多用电表的指针偏角________(填“越大”或“越小”). 解析：Ⅰ.(1)该实验中原线圈接交流电压，多用电表用交流电压挡． 故选D； (2)实验时，保持学生电源的输出电压一定．首先只改变副线圈的匝数，测量副线圈上的电压；再只改变原线圈的匝数，测量副线圈上的电压．上述探究中采用的实验方法是控制变量法； (3)若为理想变压器，则副线圈电压应该是 U2＝ eq \f(n2,n1)U1＝ eq \f(400,100)×2 V＝8 V 测得副线圈的电压为9.0 V，则 A.若变压器的铁芯没有闭合，则次级电压应该小于8 V，选项A错误； B.若原线圈实际匝数与标注“100”不符，应大于100匝，则次级电压应该小于8 V，选项B错误； C.若副线圈实际匝数与标注“400”不符，应小于400匝，则次级电压应该小于8 V，选项C错误； D.学生电源实际输出电压大于标注的“2 V”，则次级电压大于8 V，选项D正确． 故选D. Ⅱ.(1)在步骤①中调整多用电表的指针定位螺丝是a； (2)将条形磁铁N极向下插入线圈时，发现多用电表的指针向右偏转，电流是从红表笔流入的，螺线管中电流从下往上，根据楞次定律可知，线 圈中导线的缠绕方向如图乙中的B所示； (3)若条形磁铁插入越快，感应电流越大，则多用电表的指针偏角越大． 答案：Ⅰ.(1)D　(2)控制变量法　(3)D Ⅱ.(1)a　(2)B　(3)越大 $$