第十二章　第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系课件-2027届高考物理人教版一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验，覆盖变压规律（U₁/U₂=n₁/n₂）、控制变量法、误差分析（漏磁、铜损等）等核心考点。依据高考评价体系，梳理实验操作、数据处理、器材选择等高频考查维度，归纳器材选择、匝数计算、误差分析等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“原型实验+创新拓展+真题训练”，如典例1器材选择（BEG）、典例3环牛匝数测量（n₂=280匝），培养科学探究和科学思维素养。提供多用电表试测量程、断电操作等应试技巧，帮助学生掌握实验规范与误差分析方法，助力高考冲刺，为教师复习教学提供系统指导。

第十二章 交变电流 电磁波 传感器 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 [学习目标]　1．会用实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。2．体会控制变量法，了解实验误差的产生原因。 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 实验基础 · 要点通关 原理与装置图 (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。 3 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，重复上述步骤。 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 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。 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 数据处理 1．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。 2．实验结论：原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比。 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 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，造成误差使U2略小于U1。 2．原、副线圈有电阻，原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损)，造成误差使U2略小于U1。 3．铁芯中有磁损耗，在交变磁场的作用下产生涡流，造成误差使U2略小于U1。 4．多用电表的读数存在偶然误差。 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 实验探究 · 创新突破 类型1　教材原型实验 [典例1]　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，实验需要的器材是________。(填字母) A．干电池 B．低压交流电源 C．220 V交流电源 BEG 8 D．条形磁体 E．可拆变压器和导线 F．直流电压表 G．多用电表 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (2)关于实验操作，下列说法正确的是______。(填字母) 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 A 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 [解析]　(1)“探究变压器电压与线圈匝数的关系”的实验，需要学生电源来提供低压交流电，交流电压表来测量电压，同时还需要可拆变压器和导线，故选B、E、G。 (2)实验时，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，用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样无形之中，将人体并联进电路中，导致所测数据不准确，且存在人身安全隐患，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。 [典例2]　某研究性学习小组的同学想用220 V交流电源作为某小型电器的电源。他先制作了一个交流变直流的整流器，但是这个整流器需要用6 V的交流电源，于是他又添置了一台“220 V/6 V”的变压器，如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头，且a、d引线比b、c引线粗。 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (1)他不知道如何接线，也没有相应的说明书。你觉得正确的接法是a、d端接________(选填“220 V”或“6 V”)。 (2)这台“220 V/6 V”的理想变压器接6 V的线圈匝数是300匝，则接220 V的线圈匝数是________匝。 6 V 11 000 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (3)为了进一步探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，他又取匝数na＝80匝和nb＝160匝的一个变压器重新接在一可调电压的交流电源上，测量结果记录如下，则接电源的是______(选填“na”或“nb”)。 Ua/V 1.80 2.80 3.80 Ub/V 4.00 6.01 8.02 nb 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 [解析]　(1)因为理想变压器的输入功率等于输出功率，采用的是降压变压器，根据P＝UI可知，副线圈中的电流大，为了减小输电线上功率的损失，副线圈电线电阻要小，由公式R＝ρ知，引线要粗，故a、d端接6 V。 (2)根据变压器工作原理知＝，若理想变压器接6 V的线圈匝数是300匝，则接220 V的线圈匝数是11 000匝。 (3)理想变压器可忽略变压器的损耗，但是一些小型的变压器不能忽略这些损耗，所以变压器副线圈两端的电压要小于理论值，结合题表中的数据可知接电源的应该是匝数多的线圈，所以接电源的是nb。 类型2　拓展创新实验 [典例3]　功放内部的变压器一般为环状，简称环牛。某同学利用环牛探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系(环牛效率极高，可看成理想变压器，其示意图如图所示)。 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (1)测量环牛的初级(原)、次级(副)线圈匝数n1、n2的方法是：先在闭合铁芯上紧密缠绕n＝70匝漆包细铜线，并将理想交流电压表V1接在细铜线两端；然后在初级线圈(左侧)上输入有效值为U1＝24.0 V的低压交流电，再将理想交流电压表V2连接在次级线圈(右侧)上，若理想交流电压表V1的示数U＝3.0 V，理想交流电压表V2的示数U2＝12.0 V，则次级线圈的匝数n2＝________。 280 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (2)若在初级线圈(左侧)上接入电压瞬时值u＝220sin 100πt (V)的电压，则连接在次级线圈(右侧)上的理想交流电压表V2的示数为________ V。 110 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (3)由于变压器工作时有能量损失，实验中测得的原、副线圈的电压比________(选填“大于”“等于”或“小于”)原、副线圈的匝数比。 (4)(多选)导致实验误差的主要原因可能是________。 A．变压器的铁芯漏磁 B．原线圈所加电压小 C．变压器的铁芯产生涡流 大于 AC 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 [解析]　(1)根据理想变压器变压规律得＝＝ 解得n1＝560，n2＝280。 (2)初级线圈所接交流电压的有效值 U1＝＝220 V 根据理想变压器变压规律得＝ 解得U2＝110 V。 (3)由于变压器工作时有能量损失，导致副线圈电压实际值比理论值小，故实验中测得的原、副线圈的电压比大于原、副线圈的匝数比。 (4)变压器的铁芯漏磁，会造成副线圈电压实际值比理论值小，故A正确；原线圈所加电压小不是导致实验误差的主要原因，故B错误；变压器的铁芯产生涡流，会造成副线圈电压实际值比理论值小，故C正确。故选AC。 创新点解读　(1)实验原理的创新：设计多个副线圈，多重验证。 (2)实验器材的创新：利用功放中环牛的高效率，探究理想变压器的变压比。 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 [典例4]　一兴趣小组拟研究某变压器的输入和输出电压之比，以及交流电频率对输出电压的影响。如图1为实验电路图，其中L1和L2为变压器的原、副线圈，S1和S2为开关，P为滑动变阻器RP的滑片，R为电阻箱，E为正弦式交流 电源(能输出电压峰值不变、频率可调的交流 电)。 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (1)闭合S1，用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压。滑片P向右滑动后，与滑动前相比，电表的示数________(选填 “变大”“不变”或“变小”)。 变大 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (2)保持S2断开状态，调整E输出的交流电频率为50 Hz，滑动滑片P，用多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为2 500 mV时，用示波器测得线圈L2两端电压u随时间t的变化曲线如图2所示，则线圈L1两端与线圈L2两端的电压比值为________(保留3位有效数字)。 12.6 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 (3)闭合S2，滑动P到某一位置并保持不变。分别在E输出的交流电频率为50 Hz、1 000 Hz的条件下，改变R的阻值，用多用电表交流电压挡测量线圈L2两端的电压U，得到U-R关系曲线如图3所示。用一个阻值恒为 20 Ω的负载R0替换电阻箱R，由图3可知，当频率为 1 000 Hz时，R0两端的电压为_____ mV；当频 率为50 Hz时，为保持R0两端的电压不变，需 要将R0与一个阻值为_____ Ω的电阻串联。(均 留3位有效数字) 270 12.0 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 [解析]　(1)滑动变阻器RP是分压式接法，闭合S1，滑片P向右滑动后，线圈L1两端的电压增大，用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压与滑动前相比，电表的示数变大。 (2)保持S2断开状态，调整E输出的交流电频率为50 Hz，多用电表交流电压挡测得线圈L1两端的电压为U1＝2 500 mV。由u-t图像可得，线圈L2两端的电压为U2＝＝ mV，则线圈L1两端与L2两端的电压比值为＝≈12.6。 (3)由题图3可知，当频率为1 000 Hz时，R0＝20 Ω对应的电压为270 mV；当频率为50 Hz时，要保证R0两端电压不变，即通过R0的电流不变，可以在题图3上作出电流为13.5 mA的图线，如图所示，该图线与50 Hz的U-R图线的交点横坐标为32.0 Ω，即为R0与其串联电阻的总阻值，故串联电阻的阻值为12.0 Ω。 创新点解读　本题的创新点体现在实验目的上，以研究某变压器的交流电频率对输出电压的影响，替代探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。 第68课时　实验十六：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 谢 谢 ！ “毕业论文答辩模版”字体为“MstiffHei HKS”需繁体输入才能正确显示简体中文 31 $