1、实验16探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系必备知识预案自诊一、实验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系二、实验思路1.变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,副线圈就存在输出电压。2.本实验通过与副线圈相连接的多用电表,观察原线圈电压变化时,副线圈的输出电压的变化;通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系。3.用控制变量法研究。三、实验器材可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈),多用电表,低压交流电源等四、注意事项(1)为了人身安全,只能使用低压
2、交流电源,所用电压不要超过12 V;(2)为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程试测。关键能力学案突破考点一教材原型实验【典例1】(1)(多选)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必用到的有()A.干电池B.低压交流电源C.滑动变阻器D.交流电表(2)若在实验中用匝数N1=400匝和N2=800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1234U1/V0.901.401.902.40U2/V2.003.014.025.02A.N1一定是原线圈B.N2一定是原线圈C.N1可能是原线圈D.N2可能是副线圈考点
3、二实验的改进与创新【典例2】实验室有一个可拆变压器,请设计一个实验方案,估测出变压器原、副线圈的匝数,所给实验器材有:一个可拆变压器、交流电压表、直流电源、滑动变阻器,小磁针、200 V交流电源、开关各一个、铜漆包线(规格与变压器原线圈所用漆包线相同)及导线若干。对应演练迁移应用1.某物理兴趣小组在进行物理课外实验中,学生电源损坏,不能使用。(1)(多选)“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中,可以使用220 V的交流电源来代替,要完成实验,下图实验器材中需要用到的有。(2)组装变压器时,没有将铁芯闭合,如图所示,原线圈接u=311sin 314t(V)的交流电源,原副线圈的匝数比为
4、81,副线圈两端接交流电压表,则交流电压表的读数可能是。A.27.5 VB.38.9 VC.10.0 VD.1 760 V2.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)(多选)下列说法正确的是;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.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.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D.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E.变压器开始正常工作后,铁芯导电,把电能由原线圈输送
5、到副线圈F.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)(多选)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。丙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实验16探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系关键能力学案突破典例1答案(1)AC(2)B解析(1)“探究变压器的电压与匝数的关系”要用低压
6、交流电源和交流电表,所以不需要干电池和滑动变阻器,故选AC;(2)表格中每组数据都可以看出匝数之比近似等于电压之比,但有一定的能量损失,故N2一定是原线圈,故选B。典例2答案见解析解析依图(a)连接电路,然后将小磁针的N极靠近原线圈的一端,根据偏转情况判定线圈的绕向。按照与原线圈相同的绕向,用铜漆包线在原线圈上加绕n(例如100)匝,将加绕后的线圈接入220V交流电路(如图(b)所示),读出交流电压表的示数U1,拆除加绕的n匝线圈,仍将原线圈接入220V交流电路,闭合开关后,读出交流电压表的示数U2,则有220U1=n1+nn2220U2=n1n2得:n1=U1U2-U1n,n2=U1U222
7、0(U2-U1)n对应演练迁移应用1.答案(1)AC(2)C解析(1)本实验需要线圈和铁芯,还需要电压表测量电压,故选A、C。(2)根据题意U1=3112V=220V根据U1U2=n1n2代入数据得U2=n2n1U1=27.5V由于铁芯没有闭合,有漏磁现象,实际上输出电压低于计算值,故选C。2.(1)CDF(2)AC解析(1)为确保实验安全,实验中要求副线圈匝数小于原线圈匝数,使得次级电压较小,故A错误;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B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
8、,故C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D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E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F正确。故选CDF。(2)变压器线圈通电压会产生磁场,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会亮起,故C正确。故选AC。