【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修2：3.3 变压器第2课时探究变压器原副线圈电压与匝数的关系学案.doc

第2课时探究变压器原、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)如图所示，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．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、导线若干。

4．实验过程

(1)保持原线圈的匝数n1＝400匝和电压U1＝5V不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响。

①选择原线圈的匝数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，将选择开关调至使原线圈两端电压为5V。将多用电表与原线圈n1＝400匝的接线柱相连接，检查原线圈的电压是否为5V，如图甲。

表格一U1＝5V，n1＝400匝

实验次数

1

2

3

n2/匝

U2/V

②将多用电表与副线圈n2＝200匝的接线柱相连接，如图乙，读出副线圈两端的电压U2。将n2、U2的数值记录在表格一中。

③将多用电表与副线圈n2＝800匝的接线柱相连接，如图丙，读出副线圈两端的电压U2。将n2、U2的数值记录在表格一中。

④将多用电表与副线圈n2＝1400匝的接线柱相连接，如图丁，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U1＝5V，n2＝400匝

实验次数

1

2

3

n1/匝

U2/V

①将1中的原线圈作为副线圈，副线圈作为原线圈。选择n2＝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将选择开关拨至5V挡。

③将多用电表与原线圈n1＝200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。

④保持n2＝400匝，U1＝5V不变，将连接电源的两根导线与原线圈n1＝800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。

⑤保持n2＝400匝，U1＝5V不变，将连接电源的两根导线与原线圈n1＝1400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。

⑥拆除实验线路，整理好实验器材。

5．数据处理

分析表格一和表格二数据可知，理想变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比等于两个线圈的匝数n1、n2之比。

6．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。

(4)多用电表的读数存在误差。

7．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。

探究一教材原型实验

典例剖析

典例1(2022·江苏省高二期中)某班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。

(1)实验中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__(选填“原线圈”或“副线圈”)匝数对副线圈电压的影响。

(2)变压器的原线圈接低压交流电，为了保证人身安全，电源电压不要超过_12__V。

(3)测量副线圈电压时应当用多用电表的“_交流__电压挡”(选填“直流”或“交流”)，先用_最大__量程挡试测(选填“最大”或“最小”)，大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。

(4)若变压器原、副线圈匝数分别选择n1＝800匝，n2＝400匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压U2＝4.5V，输出电压测量值明显小于理论值，可能的原因是_D__。

A．原线圈匝数n1少于800匝

B．副线圈匝数n2多于400匝

C．副线圈阻值较大

D．铁芯B没有安装在铁芯A上

(5)(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_AC__。

A．与变压器未通电时相比较，此时若