（江苏专用）高考物理第11章交变电流传感器实验15探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系教案.docx

实验十五探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系1实验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。2实验原理(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。3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。4实验步骤(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。表格一U15 V，n1400匝实验次数123n2/匝U2/V选择n1400匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。将选择开关调至使原线圈两端电压为5 V。将多用电表与副线圈n2200匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。将n2、U2的数值记录在表格一中。保持n1400匝，U15 V不变，将多用电表与副线圈n2800匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。将n2、U2的数值记录在表格一中。保持n1400匝，U15 V不变。将多用电表与副线圈n21 400匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。将n2、U2的数值记录在表格一中。(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。表格二U15 V，n2400匝实验次数123n1/匝U2/V将(1)中的原线圈作为副线圈，副线圈作为原线圈。选择n2400匝，用导线将变压器原线圈接在学生电源的交流输出接线柱上。将选择开关拨至5 V挡。将多用电压与副线圈n1200匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。将n1、U2的数值记录在表格二中。保持n2400匝，U15 V不变，将连接电源的两根导线与原线圈n1800匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。将n1、U2的数值记录在表格二中。保持n2400匝，U15 V不变，将连接电源的两根导线与原线圈n11 400匝的接线柱相连接，读出副线圈两端的电压U2。将n1、U2的数值记录在表格二中。拆除实验线路，整理好实验器材。5注意事项(1)要事先推测副线圈两端电压的可能值。(2)为了人身安全，只能使用低压交流电压，所用电压不要超过12 V，即使这样，通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱。(3)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡测试，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。(4)连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查，然后请老师确认，只有这时才能接通电源。 实验原理与操作1实验采用控制变量法保持原线圈的匝数不变，增加副线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；保持副线圈的匝数不变，增加原线圈的匝数，观察到副线圈两端的电压减小。2变压器的原理是互感现象的应用原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，不能用直流电源；因为需要测量电压，所以需要多用电表(交流电压挡)。1理想变压器是指在变压器变压的过程中，线圈和铁芯不损耗能量、磁场被束缚在铁芯内不外漏的变压器。现有一个理想变压器有一个原线圈(匝数为n1)和一个副线圈(匝数为n2)。甲、乙两位同学想探究这个理想变压器的原、副线圈两端的电压与线圈匝数的关系。(1)甲同学的猜想是U1U2n1n2；乙同学的猜想是U1U2n2n1。你认为猜想合理的同学是_，你做出上述判断所依据的物理规律是_。(2)为了验证理论推导的正确性，可以通过实验来探究，为保证实验安全、有效地进行，应选用_电源。(3)在实验时，若采用多用电表进行测量，应先将选择开关置于_挡，并选用_量程进行测试，大致确定被测数据后，再选用适当的量程进行测量。解析(1)由变压器的工作原理可知：猜想合理的同学是甲同学。做出上述判断依据的物理规律是法拉第电磁感应定律。(2)为了保证实验安全、有效地进行，应选用低压(一般低于12 V)交流电源。(3)使用多用电表时，应先将选择开关置于交流电压挡，并选用较大(或最大)量程进行测试。答案(1)甲法拉第电磁感应定律(2)低压(一般低于12 V)交流(3)交流电压较大(或最大)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，实验室中备有下列可供选择的器材：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必用到的是_(填器材前的序号)，本实验中还需要用到的器材有_。(2)做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，原线圈接在电源上，用多用电表测量副线圈的电压，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12 V以下交流电压，电表用交流电压挡D原线圈接220 V交流电压，电表用交流电压挡解析(1)变压器的原理是互感现象的应用，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，所以不需要外界的磁场，故条形磁铁B不必用到，如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生，故直流电源C不必用到，需要用到低压交流电源；(2)变压器的工作原理是互感现象，故原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压，故电表用交流电压挡，综合(1)可知，故应选C。答案(1)BC (2)低压交流电源C3在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学利用“教学用的可拆变压器”进行探究。关于实验操作，下列说法正确的是()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 VB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变压器是改变电压，因此为了人身安全，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，不能用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，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。故选A。 数据处理与误差分析1变压器的原理是互感现象的应用，是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，所以不需要外界的磁场；如果原线圈中通的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生；原线圈接交流电压，输出电压也是交流电压。2实际实验中会存在漏磁现象。1(1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是_。A有闭合铁芯的原、副线圈B无铁芯的原、副线圈C交流电源D直流电源E多用电表(交流电压档)F多用电表(交流电流档)(2)用匝数na60匝和nb120匝的变压器，实验测量数据如下表，U1/V1.802.803.804.90U2/V4.006.018.029.98根据测量数据可判断连接电源的线圈是_(填na或nb)。解析(1)变压器的原理是互感现象的应用。是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化，如果原线圈连接的是直流电源，则副线圈中不会有感应电流产生。题意为探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系，需要测量电压，所以需要一个测电压的仪器，所以需要的器材有A有闭合铁芯的原、副线圈；C交流电源；E多用电表(交流电压档)；故选ACE。(2)根据题意，电压比与匝数比不相等，可知该变压器为非理想变压器，考虑到变压器有漏磁铁芯发热、导线发热等影响，判断出 U2 为原线圈上电压大小，则判断出接电源的是nb。答案(1)ACE(2)nb2.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为直流的整流器，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。(1)他不知道如何接法，也没有相应的说明书。你能帮他判断正确的接法是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。 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PUI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知，引线要粗，故a、d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。答案(1)6 V(2)11 0003在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验中，小李同学采用了如图所示的可拆式变压器(铁芯不闭合)进行研究。(1)(多选)实验还需下列器材中的_。ABCD(2)实验中，上图中变压器的原线圈接“0；8”接线柱，副线圈接线“0；4”接线柱，当副线圈所接电表的示数为5.0 V，则所接电源电压档位为_。A18.0 V B10.0 V C5.0 V D2.5 V解析(1)本实验中，变压器的原线圈应接在交流电源上，为了知道原、副线圈的电压比和线