《实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系》课件

第1课时实验:探究变压器原、副线圈电压与

匝数的关系第三章内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习学习目标思维导图1.知道变压器的构造。(物理观念)2.理解互感现象,理解变压器的工作原理。(科学思维)3.理解理想变压器原、副线圈中电压比及电流比与匝数比的关系,能应用这些关系来解决基本问题。(科学思维)4.通过对变压器原、副线圈电压与匝数关系的探究,培养学生科学探究的核心素养。(科学探究)课前篇自主预习一、实验目的探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。二、实验方案交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场,副线圈中产生感应电动势,其两端有输出电压。线圈匝数不同时,输出电压不同,实验通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压与匝数的关系。三、实验器材多用电表、可拆变压器、学生电源、开关、导线若干(如图1所示)图11.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。实物接线如图2所示。

图2表格一

U1=5V,n1=400匝实验次数123n2/匝

U2/V

(1)选择n1=400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。(2)将选择开关调至使原线圈两端电压为5V,如图甲所示。(3)将多用电表与副线圈n2=200匝的接线柱相连接,如图乙所示。读出副线圈两端的电压U2。(4)将n2、U2、n1、U1记录在表格一中。(5)保持n1=400匝,U1=5V不变。将多用电表与副线圈n2=800匝的接线柱相连接,如图丙所示,重复上述实验,将结果记录到表格一中。(6)保持n1=400匝,U1=5V不变。将多用电表与副线圈n2=1400匝的接线柱相连接,如图丁所示,重复上述实验,将结果记录到表格一中。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n1对副线圈电压U2的影响。表格二

U1=5V,n2=400匝实验次数123n1/匝

U2/V

(1)将1中的原线圈作为副线圈,副线圈作为原线圈。(2)选择n2=400匝,用导线将变压器原线圈n1=200匝的接线柱接在学生电源的交流输出接线柱上。(3)将选择开关拨至5V挡。(4)将多用电表与副线圈n2=400匝的接线柱相连接,读出副线圈两端的电压U2。(5)将n2、U2、n1、U1记录在表格二中。(6)保持n2=400匝,U1=5V不变,将连接电源的两根导线先后与原线圈n1=800匝和n1=1400匝的接线柱相连接,重复上述实验,将结果记录到表格二中。(7)拆除实验线路,整理好实验器材。四、数据分析与结论分析表格一和表格二中记录的数据,可得以下结论:1.当原线圈电压、原线圈匝数不变时,副线圈电压与副线圈匝数成正比。当原线圈电压、副线圈匝数不变时,副线圈电压与原线圈匝数成反比。五、注意事项1.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,通电时也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,先用最大量程挡试测,大致确定电压后再选择适当的挡位进行测量。课堂篇探究学习例1(多选)如图所示,在用可拆变压器探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验中,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接线柱时,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

变压器的输出电压跟输入电压以及原、副线圈匝数之比都有关,因此需要用可拆变压器,用控制变量法进行研究,选项A、D正确。变压器只对交流电压有作用,故不能用直流电压表测量原、副线圈的电压,选项B错误。根据输入、输出电压之比等于原、副线圈匝数之比可知,原线圈接0、8接线柱,副线圈接0、4接线柱时,副线圈电压小于原线圈电压,选项C错误。答案

AD例2

为完成探究变压器原、副线圈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(交流电压挡)F.多用电表(交流电流挡)用na=60匝和nb=120匝的变压器进行实验,测量数据如下表,Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98根据测量数据可判断连接电源的线圈是

(选填“na”或“nb”)。

解析

为了完成实验,需要使用交流电源变压,故选用多用电表的交流电压挡。为了让变压效果明显,需要带闭合铁芯的原、副线圈。由于存在漏磁,所以副线圈测量电压值应该小于理论电压值,即nb为输入端,na为输出端。答案

ACE

nb随堂检测1.如图所示是探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系的实验示意图,a线圈接交流电源,b线圈接交流电压表,在实验过程中(

)A.只增加b线圈的匝数,电压表的示数一定增大B.只增加a线圈的匝数,电压表的示数一定增大C.同时增加a、b两线圈的匝数,电压表的示数一定增大D.只改变a线圈两端的电压,电压表的示数不变解析

电压表示数设为Ub,交流电源电压设为Ua,则

,所以只增加nb,Ub一定增大,A正确;而只增加na,Ub一定减小,B错误;na、nb都增加,Ub不一定增大,C错误;只改变Ua,Ub一定改变,D错误。答案

A2.在探究变压器原、副线圈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.条形磁体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),本实验中还需用到的器材有

。

解析

探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系,需要知道原、副线圈的匝数,可拆变压器能满足条件,故A必用到。变压器的原理是互感现象,是原线圈磁场的变化引起副线圈产生感应电动势,所以不需要外界的磁场,故B不必用到。如果原线圈中接的是直流电源,则副线圈中不会有感应电动势产生,需要用到低压交流电源,故C不必用到。探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系,需要测电压,所以需要一个测电压的仪器,故D必用到。做电学实验,需要用到开关、导线,故E必用到。答案

BC

低压交流电源3.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、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U1∶U2=n1∶n2,乙同学的猜想是U1∶U2=n2∶n1。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

量程进行试测,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,并先用最大量程进行试测。答案

(1)甲

法拉第电磁感应定律

(2)低压交流

(3)交流电压

最大知识点1

变压器的原理

D

2.[河北保定期末考试]某同学完成“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验。（1）该同学在实验室找到下列器材：A.可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）B.开关、导线若干C.低压交流电源在本实验中，还需用到的实验器材有________________________。交流电压表或者多用电表【解析】

由于要测原、副线圈的电压，故需要交流电压表或者多用电表。（2）该同学做实验时，保持原、副线圈的匝数不变，改变原线圈的输入电压，并对原线圈电压和副线圈电压做了测量，得到下表。组别123456782.304.606.698.8110.813.1015.2117.311.132.283.344.385.46.517.598.64上述操作过程中有一个操作存在安全隐患，是____________________________________，有一组数据的记录不符合要求，是第___组；

5

知识点2

理想变压器的变压规律

√

√

√

知识点3

理想变压器工作时的制约关系6.[浙南名校开学考试]电位器是一种常见的电子元件，它通常由电阻体和可转动的电刷组成，如图所示。可以改变电位器上的连接点位置，从而改变电路中的电位差或电阻值，则当电位器的(

)

A.1、2连接点接入电路时，顺时针转动电刷，电阻减小B.1、3连接点接入电路时，顺时针转动电刷，电阻减小C.1、3连接点作为输入端，1、2连接点作为输出端，顺时针转动电刷，输出电压增大D.1、3连接点作为输入端，1、2连接点作为输出端，顺时