3实验十四　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

实验十四探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系实验基础储备PART01第一部分一、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)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。(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。三、实验器材学生电源(低压交流电源，小于12V)1个、可拆变压器1个、多用电表2只、开关、导线若干。四、实验步骤1.按如图所示的原理图连接好电路图，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.打开学生电源，读出两个电表的电压值，并记录在表格中。3.保持输入电压、原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，记录下每次的副线圈匝数和对应的电压值。4.保持输入电压、副线圈的匝数不变，多次改变原线圈的匝数，记录下每次的原线圈匝数与对应的电压值。五、数据记录与处理

结论：理想变压器原、副线圈的电压比，等于原、副线圈的匝数比。次数n1(匝)n2(匝)n1∶n2U1(V)U2(V)U1∶U21

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六、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源，所用电压不要超过12V，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，只有这样才能接通电源。5.在改变学生电源、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。七、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。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，在交变磁场的作用下产生涡流，造成误差。4.多用电表的读数存在误差。典例深度研析PART02第二部分题型一教材原型实验考向1实验原理及注意事项某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。(1)下列实验器材必须要用的有___________(选填字母代号)。A．干电池组 B．学生电源C．多用电表 D．直流电压表E．滑动电阻器 F．条形磁铁G．可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)BCG[解析]

实验中，必须要有学生电源提供交流电，B需要；学生电源本身可以调节电压，不需要使用滑动变阻器，需要用多用电表测量电压，C需要；本实验不需要条形磁铁，用可拆变压器来进行试验，G需要。综上所述，需要的实验器材为B、C、G。(2)下列说法正确的是_______(选填字母代号)。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．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数C.测量电压时，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D．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈BC[解析]

为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；为了保护电表，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，故C正确；变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损耗，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，不是铁芯导电来传输电能，故D错误。(3)该同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析可以得到的实验结论是：_______________________________________________

______________________________________________________。实验次数n1/匝n2/匝U1/VU2/V1160040012.12.90280040010.24.95340020011.95.92考向2数据处理和误差分析

(2024·江苏徐州阶段练)某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数关系，提供的实验器材有：学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为实验原理图，在原线圈A、B两端加上电压，用电压表分别测量原、副线圈两端的电压，测量数据见下表：实验序号原线圈匝数n1＝400原线圈两端电压U1(V)副线圈匝数n2＝200副线圈两端电压U2(V)副线圈匝数n3＝1400副线圈两端电压U3(V)15.82.920.328.04.028.1312.66.244.0请回答下列问题：(1)在图乙中，应将A、B分别与_______(选填“a、b”或“c、d”)连接。c、d[解析]

在“探究变压器线圈两端电压与匝数关系”的实验中，原线圈两端应接入交变电流，故应将A、B分别与c、d连接。(2)根据表中数据得出的实验结论：在实验误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压之比等于________________________。两个线圈的匝数之比(3)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可动铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压_______(填正确答案标号)。A．一定小于4.0VB．一定等于4.0VC．一定大于4.0V[解析]

若把题图丙中的可动铁芯取走，磁损耗变大，原线圈中磁通量变化率比副线圈磁通量变化率大，根据法拉第电磁感应定律知，副线圈两端电压一定小于4.0V。A

(2024·河北保定市三模)通过学习我们知道，理想变压器原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比，某学校实验小组想通过实验验证这一结论，该兴趣小组还亲自动手绕制成匝数为1600匝和其他规格的线圈，以匝数1600匝的线圈为原线圈，分别用实验室变压器的线圈和自制线圈作副线圈进行实验。(1)把记录的相关数据填入数据表，依据数据表，可以得出结论：在误差允许的范围内，原、副线圈的电压比_________(选填“等于”或“不等于”)原、副线圈的匝数比。[解析]

根据实验表格中的电压比和匝数比可知在误差允许的范围内，原、副线圈的电压比等于原、副线圈的匝数比。等于[解析]

电压比与匝数比并不相等，主要原因是变压器不是理想变压器，存在漏磁的问题。变压器存在漏磁的问题题型二教材实验创新本实验的创新角度主要包括以下两个方面：1.不改变实验原理，改变实验目的，在原线圈两端电压和匝数一定时，用多用电表测出副线圈两端电压就可以求出副线圈的匝数。2.不改变实验装置和实验目的，还可以探究变压器是否是理想变压器。考向1实验目的的创新

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，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______(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。[解析]

多用电表选择的是同一挡位，由欧姆表的读数规则可知A线圈比B线圈电阻大，由此可推断A线圈的匝数较多。A(2)如果把它看成理想变压器，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，请简要叙述实验的步骤(写出要测的物理量，并用字母表示)_______________。A线圈的匝数为nA＝_____________(用所测物理量符号表示)。步骤见解析考向2实验原理的创新

在课堂演示探究变