1、实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系一、实验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。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：(1)n1一定，研究n2和U2的关系。(2)n2一定，研究n1和U2的关系。三、实验器材学生电源(低压交流，小于12 V)1个、可拆变压器1个(如图所示)、多用表(交流电压挡)1个、导线若干。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
2、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U21003002 V1004002 V3004004 V4004006 V4001008 V4001004 V2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
3、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。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。实验原理及操作例题1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B接入学生电源12 V以下直流输出端C接入学生电源12 V以下交流输出端(
4、2)对于实验过程，下列说法正确的是_。A为便于探究，应该采用控制变量法B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解析(1)做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”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、B错误，C正确。(2)“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，为便于探究，应该采用控制变量法，故A正确；实验通电时，即使电压不超过12 V，因人的身体素质不同，也存在人身安全问题，因此不能用手接触裸露的导线、接线柱，故B错误；使用多用电表测电压时，
5、先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故C错误。答案(1)C(2)A数据处理与分析例题2在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中：(1)为了确保实验的安全，下列做法正确的是()A为了人身安全，只能使用低压直流电源，所用电压不要超过12 VB连接好电路后，可不经检查电路是否正确，直接接通电源C因为使用电压较低，通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱D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(2)多用电表刻度盘上交流电压的刻度是_(选填“均匀”或“不均匀”)的。(3)某实验小组通过实验，记录的数据如表所示。原线圈匝数n1(匝)100200400400副线圈匝数
6、n2(匝)400400200800原线圈两端的电压U1(V)196490800486副线圈两端的电压U2(V)780976390964通过分析实验数据可得出的实验结论是_。(4)一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝，测得的电压分别为800 V和390 V，据此可知电压比与匝数比并不相等，主要原因是_(至少说出两个原因)。解析(1)变压器改变的是交流电压，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，A错误。实验通电前，必须要检查电路是否正确；通电时，不要用手接触裸露的导线、接线柱，确保人身安全，B、C错误。使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，
7、再选用恰当的挡位进行测量，D正确。(2)由多用电表的表盘可知，多用电表刻度盘上交流电压的刻度是不均匀的。(3)通过分析实验数据可得出实验结论：在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比。(4)电压比与匝数比并不相等，主要原因是变压器有漏磁、铁芯发热、导线发热等，另外，多用电表的精度与读数误差也是一个影响因素。答案(1)D(2)不均匀(3)在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比(4)有漏磁、铁芯发热实验拓展与创新例题3有一个教学用的可拆变压器，如图甲所示，它有两个线圈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欧姆挡先后测量了
8、A，B线圈中“0,14”“0,4”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_ ，由此可推断_(选填“A”或“B”)线圈的总匝数较多。(2)如果把它看作理想变压器，现要测量A线圈的总匝数，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：用绝缘导线在B线圈的外部或变压器的铁芯上绕制n匝线圈；将_(选填“A”或“B”)全部线圈与低压交流电源相连接；用多用电表的_挡分别测量A线圈的中“0,14”间的电压UA和绕制线圈的电压U。则A线圈的总匝数为_。解析(1)由多用电表知，电阻为24 。根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A线圈的电阻比B线圈大，
9、所以A线圈总匝数多。(2)因为要测量A线圈总匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接。变压器输入、输出均为交变电流，测电压时要用交流电压挡测输入和输出电压。根据变压器电压比等于匝数比，有，所以nA。答案(1)24A(2)A交流电压1多选如图所示，在用可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时，下列说法正确的是()A用可拆变压器，能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈B测量原、副线圈的电压，可用直流电压表C原线圈接0,8接线柱，副线圈接0,4接线柱，副线圈电压大于原线圈电压D为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈的匝数，研究其对副线圈电压的影响解析：选AD变压器的
10、输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关，因此要用可拆卸的变压器研究，探究线圈电压与匝数的关系采用控制变量法，即先保持原线圈匝数和电压不变，改变副线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响，故选项A、D正确；变压器不改变直流电压，选项B错误；原线圈匝数大于副线圈匝数时，副线圈电压小于原线圈电压，选项C错误。2(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中不需要用到的有_。(2)若在实验中用匝数N1400匝和N2800匝的变压器，对应的电压测量数据如表所示。根据测量数据，下列说法正确的是_。实验次数电压1234U1/V0.90140190240U2/V200301402
11、502AN1一定是原线圈BN2一定是原线圈CN1可能是副线圈DN2可能是副线圈解析：(1)实验中需用交流电源，不需干电池；通过改变原、副线的匝数探究变压器两端的电压与匝数关系，不需要滑动变阻器。(2)根据变压器两端的电压与匝数关系和表格数据可知，由于变压器有一定的能量损失，所以N2一定为原线圈。答案：(1)AC(2)B3在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，电源输出端与变压器线圈连接方式正确的是_(选填“甲”或“乙”)。变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝，测得的电压分别为82 V和36 V，据此可知电压比与匝数比不相等，主要原因是_。解析：变压器是靠电磁感应原理工作的，必
12、须接交流电，故题图乙正确；理想变压器电压与匝数成正比，实际变压器不成正比是由于漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损失造成的。答案：乙漏磁、铁芯发热、导线发热等4在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用可拆变压器”进行探究。(1)下列器材中，实验需要的器材是_。A干电池B低压交流电源C220 V交流电源D条形磁铁E可拆变压器和导线F直流电压表G多用电表(2)在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，副线圈两端的电压将_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，要用低压交流电源、可拆变
13、压器、导线和多用电表，不需要干电池、220 V交流电源、条形磁铁和直流电压表，故选B、E、G。(2)在实验中，该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变，仅减小原线圈的匝数，根据可知副线圈两端的电压将增大。答案：(1)BEG(2)增大5有一个教学用的可拆变压器，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A和B，线圈外部还可以绕线。(1)某同学用多用电表的欧姆挡测量了A、B线圈的电阻值，发现B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，则可推断_线圈的匝数多。(选填“A”或“B”)(2)如果把它看作理想变压器，现要测量A、B线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一只低压交流电源(输出电压的
14、有效值不变)。现采用如下方法进行测量。请补充实验步骤，完成A、B线圈匝数的测量(需要测量的物理量请用字母表示，并说明其含义)。将绝缘导线一端与A线圈上方接线柱相连，顺着原来的绕制方向在变压器的铁芯上再绕制n匝线圈；将绝缘导线的另一端和A线圈下方接线柱分别与低压交流电源两端相连接；用多用电表的交流电压挡先后测量低压交流电源两端的电压U0和B线圈的输出电压U；_；拆除电路并整理器材。A、B线圈的匝数nA和nB的表达式为nA_，nB_。解析：(1)根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为B线圈电阻约为A线圈电阻的3倍，即B的电阻比A的大，所以B线圈匝数多。(2)由实验步骤知应为用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压U1。根据变压器原、副线圈电压比等于匝数比，有，联立解得A线圈的匝数nA，B线圈的匝数nB。答案：(1)B(2)用多用电表的交流电压挡测量A线圈两端的电压U1
