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第4讲实验:探究变压器电压与线圈匝数的关系实验原理实验器材知识梳理实验步骤考点实验注意事项深化拓展实验原理变压器是由原线圈、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,副线圈中就存在输出电压。本实验通过与副线圈相连接的灯泡,观察原线圈电压变化时副线圈知识梳理的输出电压的变化;通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压与匝数比的关系。实验器材学生电源、可拆变压器、多用电表、灯泡、开关、导线若干。实验步骤1.利用小灯泡的亮暗定性观察线圈两端电压与匝数的关系。(1)按图所示连接好电路。(2)保持原线圈匝数不变,改变副线圈匝数,记录灯泡亮暗程度。(3)保持副线圈匝数不变,改变原线圈匝数,记录灯泡亮暗程度。(4)得出结论。通过实验结果分析可知:当原线圈匝数不变时,副线圈的匝数越多小灯泡越亮,表明副线圈两端的电压①越大;当副线圈的匝数不变时,原线圈的匝数②越多小灯泡越暗,表明副线圈两端的电压③越小。2.定量研究线圈两端电压与匝数的关系(1)保持原线圈匝数不变,改变副线圈匝数,用多用电表交流电压挡测出原、副线圈两端电压,记录到表格中。(2)保持副线圈匝数不变,改变原线圈匝数,用多用电表交流电压挡测出原、副线圈两端电压,记录到表格中。 n2Ln1100200400100暗比较亮亮200比较暗暗比较亮400很暗比较暗暗1.[实验器材的选取]在“探究变压器电压与线圈匝数的关系”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。答案BC低压交流电源解析探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系,需要知道原、副线圈的匝数,可拆变压器就能满足条件,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感应电流的变化,所以不需要外界的磁场,故B不必用到。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感应电流的变化,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C不必用到,需要用到低压交流电源。2.(1)(多选)为完成“探究变压器电压与线圈匝数的关系”的实验,必须要选用的有。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)(2)用匝数na=60匝和nb=120匝的变压器,实验测量数据如表,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”)答案(1)ACE(2)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,如果原线圈中通的是直线电流,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U,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)。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Ub为原线圈上电压大小,则判断出nb接的是电源。深化拓展考点实验注意事项1.由于有两组线圈,我们在研究时应该利用控制变量法,先保持原线圈的匝数不变,改变副线圈的匝数,研究匝数对副线圈电压变化的影响;然后再保持副线圈的匝数不变,改变原线圈的匝数,研究匝数对副线圈电压变化的影响。(电路上要标出两个线圈的匝数、原线圈欲加电压的数值且要事先推测副线圈两端电压的可能数值)2.连接电路后要同组的几位同学各自独立检查后,方可接通电源。3.为了人身安全,我们使用低压交流电源,所用电压不要超过12V。4.为了保护多用电表,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。5.得出探究结果后,要力求用准确而精练的语言把它表述出来,如果可能,最好用数学式来表示。 1.在“探究变压器电压与线圈匝数的关系”的实验中,先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(选填“增大”“减小”或“不变”);然后再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(选填“增大”“减小”或“不变”),上述探究副线圈两端的电压与匝数的关系中采用的实验方法是。答案增大减小控制变量法解析由 = 知,当原线圈的匝数不变时,副线圈的匝数增加,U2将增大;同理,保持副线圈的匝数不变,增加原线圈的匝数,U2将减小;本实验主要是采用控制变量法进行探究。12UU12nn2.一台理想变压器,其原线圈2200匝,副线圈440匝,并接入一个100Ω的负载电阻,如图所示。 (1)当原线圈接在44V直流电源上时,电压表示数为V,电流表示数为A。(2)当原线圈接在220V交流电源上时,电压表示数为V,电流表示数为A。此时输入功率为W,变压器效率为。答案(1)00(2)440.4419.36100%解析(1)原线圈接在直流电源上时,由于原线圈中的电流恒定,所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化,副线圈两端不产生感应电动势,故电压表示数为零,电流表示数也为零。(2)由 = 得U2=U1 =220× V=44V(电压表读数)I2= = A=0.44A(电流表读数)P入=P出=I2U2=0.44×44W=19.36W21UU21nn21nn44022002UR44100效率η=100%