第73课时　实验15探究变压器原副线圈电压与匝数的关系

第十三章交变电流传感器电磁振荡与电磁波第73课时实验15：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系【复习定位】

1.通过实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法。2.会处理实验数据，了解实验误差的来源。CONTENTS目录页1技能储备基础落实2关键能力阶梯突破3课时作业技能储备基础落实返回目录一、原理与操作

操作要领(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和电压U1不变，改变原线圈的匝数n1，研究n1对副线圈电压U2的影响二、数据处理方法1．分析实验数据记录表：

1234U1

U2

n1

1234n2

U1/U2

n1/n2

三、实验误差和注意事项误差分析(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，产生涡流，造成误差注意事项(1)为了人身安全，只能使用低压(不超过12V)交流电源，通电时不要用手接触裸露的导线、接线柱。(2)为了多用电表的安全，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡测试，大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量关键能力阶梯突破返回目录考点一教材原型实验【例1】(2024·福建漳州第三次质检)某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系，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

c、d(选填“a、b”或“c、d”)连接。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。c、d(2)根据表中数据得出的实验结论：在实验误差允内，变压器原、副线圈两端的电压之比等于

两个线圈的匝数之比

。两个线圈的匝数之比(3)在实验序号为2的测量中，若把图丙中的可某著名企业铁芯取走，副线圈匝数n2＝200，则副线圈两端电压

A

(填正确答案标号)。A．一定小于4.0

VB．一定等于4.0

VC．一定大于4.0

V解析若把题图丙中的可某著名企业铁芯取走，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4.0

V，故选A。A考点二实验拓展与创新【例2】(2023·重庆卷)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。如图甲为实验电路图，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)。(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

变大

(选填“变大”“不变”或“变小”)。解析闭合S1，滑动变阻器RP是分压式接法，滑片P向右滑动后，用多用电表交流电压挡测量线圈L1两端的电压。线圈L1两端的电压增大，因此与滑动前相比，电表的示数变大。变大(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的变化曲线如图乙所示，则线圈L1两端与L2两端的电压比值为

12.6(保留3位有效数字)。

12.6(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U­R关系曲线如图丙所示。用一个阻值恒为20

Ω的负载R0替换电阻箱R，由图丙可知，当频率为1

000

Hz时，R0两端的电压为

272

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

12.0

Ω的电阻串联。(均保留3位有效数字)

272

12.0

1．小华同学做了探究变压器线圈两端的电压与匝数关系的实验，请回答以下问题：(1)小华在做本实验时，选择的原线圈为100匝，副线圈为200匝；他将原线圈接入学生电源中的交流电压“6

V”挡位，用合适的电表测量出副线圈的电压为13

V，则下列叙述可能符合实际情况的一项是

D

。

A．变压器的铁芯没有闭合B．一定是电压的测量出了问题C．副线圈实际匝数与标注的“200”不符，应该小于200匝D．学生电源实际输出电压大于标注的“6

V”D

(2)用匝数na＝100匝和nb＝200匝的变压器，实验测量数据如表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是

nb(选填“na”或“nb”)。

解析根据题意，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。nb2．有一个教学用的可拆变压器，其铁芯粗细一致，如图甲所示。它有两个外观基本相同的线圈A、B(导线电阻率、横截面积相同)，线圈外部还可以再绕线圈。(1)某同学用多用电表的欧姆“×1”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，则A线圈的电阻为

24

Ω，由此可推断

A

(选填“A”或“B”)线圈的匝数较多。

24A解析

多用电表欧姆挡读数＝指针指示值×倍率。a的读数为24，倍率为“×1”，所以A线圈的电阻为24

Ω。根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B大，所以A线圈匝数多。(2)如果把该变压器看作理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长绝缘导线，一只多用电表和低压交流电源。请完成以下实验步骤。①用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈；②将A线圈与低压交流电源相连接；③用多用电表的“交流电压”挡分别测量A线圈的输入电压UA和

绕制

(选填“绕制”或“B”)线圈的输出电压U；绕制课时作业返回目录1．(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，下列器材在实验中不必用到的有

AC。解析

该实验要用低压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。AC(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

B

。A．N1一定是原线圈

B．N2一定是原线圈C．N1可能是副线圈

D．N2可能是副线圈B

2．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，某同学利用可拆变压器来进行探究。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。(1)为了保证实验能够安全进行，下列说法正确的是

D

。A．实验中选取的电源为低压直流电源，电压不超过12

VB．因为电源为低压电源，通电时可以用手接触裸露的导线和接线柱C．连接好线路后可以先直接接通电路，根据电路的反应来确认电路是否连接正确或者排查电路故障D．为了保护交流电压表，测电压时先用最大量程挡试测解析

实验中选取电源为低压交流电源，故A错误；即使电源为低压电源，通电时也不可以用手接触裸露的导线和接线柱，故B错误；连接好线路后要检查电路正确连接才可以通电，故C错误；为了保护交流电压表，测电压时先用最大量程挡试测，故D正确。D(2)在测量交流电源的电压时，用仪器测量的电压是交流电压的

有效

(填“瞬时”“有效”或“最大”)值。解析

交流电压表测量的是交流电压的有效值。有效(3)在该同学的实验报告中，已知电源连接的线圈匝数记录为n1匝，电源电压为U1。我们看到数据表格中某一列缺失的实验数据可能为

B

。第k次实验n1/匝n2/匝U1/VU2/V34002008.00

B3．现有一个教学用的简器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。(1)为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压

交流

(填“直流”或“交流”)电源。解析

为完成实验，需要选用低压交流电源。交流(2)该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C，然后将简器的A、B两线圈依次接电源，用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈A的匝数为

400匝，线圈B的匝数为

190匝。A线圈电压B线圈电压C线圈电压8.0V3.8V0.2V

400

190

(3)为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C的匝数应该

多一些

(填“多一些”或“少一些”)更好。多一些4．(2024·河北保定三模)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1

600匝和其他规格的线圈，以匝数1

600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：在误差允围内，原、副线圈两端的电压比

等于

(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围内，原、副线圈两端的电压比等于原、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。

5．在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，如图所示为所用实验器材：可拆变压器、学生电源、数字多用电表。(1)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是

A

。A．控制变量法B．等效代替法C．整体隔离法解析

本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故选A。A(2)为了减少涡流的影响，铁芯应该选择

C

。A．整块硅钢铁芯

B．整块不锈钢铁芯C．绝缘的硅钢片叠成

D．绝缘的铜片叠成解析

变压器铁芯的材料要选择磁性材料，为减小涡流影响，选择用绝缘的硅钢片叠成的铁芯，故C正确，A、B、D错误。C(3)关于本实验，下列做法正确的是

ABD(多选)。A．为了保证人身安全，只能使用低压交流电源，原线圈所接电压不超过12

VB．为了保证人身安全，变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱C．变压器正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈D．使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量解析

变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压不超过12

V，A正确；为了保证人身安全，变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱，B正确；变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，C错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，D正确。ABD(4)现将数字多用电表的选择开关旋至最合适的挡位后，分别测量原线圈匝数为n1时的输入电压U1和副线圈匝数为n2时的输出电压U2，数据如表所示。原线圈匝数n1(匝)副线圈匝数n2(匝)输入电压U1(V)输出电压U2(V)1002004.328.271008004.3233.904008004.338.2640016004.3316.52①根据表中数据，可以得出结论：在误差允内，

变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比

。②进一步分析数据，发现输出电压比理论值小，请分析原因：

有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗

。变压