探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關系(學生版)

實驗十四探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系考點一原型實驗一、實驗目的探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關系。二、實驗原理1.實驗電路圖2.實驗方法：控制變量法(1)U1、n1一定，研究n2和U2的關系。(2)U1、n2一定，研究n1和U2的關系。三、實驗器材學生電源(低壓交流)、可拆變壓器(配備幾個不同匝數(shù)的線圈)、多用電表、導線若干。四、實驗步驟1.保持原線圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數(shù)n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響。(1)選擇n1＝400匝，用導線將變壓器原線圈接在學生電源的交流輸出接線柱上。(2)調(diào)節(jié)選擇開關使原線圈兩端電壓為5V。(3)將多用電表與副線圈n2＝200匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。(4)將n2、U2、n1、U1記錄在表格一中。表格一U1＝5V，n1＝400匝實驗次數(shù)123n2/匝U2/V(5)改變副線圈的匝數(shù)n2，重復上述步驟，將數(shù)據(jù)記錄在表格一中。2.保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變，研究原線圈的匝數(shù)n1對副線圈電壓U2的影響。(1)將1中的原線圈作為副線圈，副線圈作為原線圈。(2)選擇n2＝400匝，用導線將變壓器原線圈接在學生電源的交流輸出接線柱上。(3)將選擇開關撥至5V擋。(4)將多用電壓與副線圈n1＝200匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。(5)將n2、U2、n1、U1記錄在表格二中。表格二U1＝5V，n2＝400匝實驗次數(shù)123n1/匝U2/V(6)改變原線圈的匝數(shù)n1，重復上述步驟，將數(shù)據(jù)記錄在表格二中。五、數(shù)據(jù)處理分析表格一和表格二可知，理想變壓器原、副線圈兩端電壓U1、U2之比等于兩個線圈的匝數(shù)n1、n2之比。六、注意事項1.要事先推測副線圈兩端電壓的可能值。2.為了人身安全，只能使用低壓交流電壓，所用電壓不要超過12V，即使這樣，通電時不要用手接觸裸露的導線、接線柱。3.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定電壓后再選擇適當?shù)膿跷贿M行測量。4.連接電路后要由同組的幾位同學分別獨立檢查，然后請老師確認，只有這時才能接通電源。七、誤差分析1.由于漏磁，通過原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴格相等造成誤差。2.原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗(銅損)造成誤差。3.鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流造成誤差。在“探究變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)的關系”實驗中，可拆變壓器如圖所示。(1)本實驗要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關系，實驗中需要運用的科學方法是________；A.控制變量法B.等效替代法C.整體隔離法(2)為了減少渦流的影響，鐵芯應該選擇________；A.整塊硅鋼鐵芯 B.整塊不銹鋼鐵芯C.絕緣的硅鋼片疊成 D.絕緣的銅片疊成(3)以下給出的器材中，本實驗需要用到的有哪些________；(4)下列做法正確的是________；A.為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12VB.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測C.觀察兩個線圈的導線，發(fā)現(xiàn)粗細不同，導線粗的線圈匝數(shù)多D.變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈(5)在實際實驗中將電源接在原線圈的“0”和“800”兩個接線柱上，用電表測得副線圈的“0”和“400”兩個接線柱之間的電壓為3.0V，則原線圈的輸入電壓可能為________．(填選項前字母)A.1.5V B.3.0VC.6.0V D.7.0V(2021·北京通州區(qū)一模)某同學在實驗室進行“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關系”的實驗。(1)下列實驗器材必須要用的有________(選填字母代號)。A.干電池組 B.學生電源C.多用電表 D.直流電壓表E.滑動電阻器 F.條形磁鐵G.可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數(shù)的線圈)(2)下列說法正確的是________(選填字母代號)。A.為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數(shù)小于副線圈匝數(shù)B.要研究副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，應該保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，改變副線圈的匝數(shù)C.測量電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當?shù)膿跷贿M行測量D.變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈(3)該同學通過實驗得到了如下表所示的實驗數(shù)據(jù)，表中n1、n2分別為原、副線圈的匝數(shù)，U1、U2分別為原、副線圈的電壓，通過實驗數(shù)據(jù)分析可以得到的實驗結論是：______________________________________________________________________________________________________________________________________。實驗次數(shù)n1/匝n2/匝U1/VU2/V1160040028004003400200在“探究變壓器原、副線圈兩端電壓與匝數(shù)關系”的實驗中，小型可拆變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1＝120匝、n2＝240匝，某實驗小組在原線圈兩端依次加上不同的電壓，用多用電表的交流電壓擋分別測量原、副線圈兩端的電壓，數(shù)據(jù)如下表所示。實驗序號原線圈兩端的電壓U1/V副線圈兩端的電壓U2/Veq\f(U1,U2)123(1)實驗小組根據(jù)測得的數(shù)據(jù)在表格中算出U1、U2的比值，還有一組U1、U2的比值沒有算出，把求出的結果填在表格中。(2)本實驗可得出結論：在誤差允許的范圍內(nèi)，變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)關系為____________(用題目中給出的字母表示)。(3)該變壓器是________(選填“升壓”或“降壓”)變壓器。(1)只有理解實驗原理及人身和器材的安全要求，才能正確選擇實驗器材、設計實驗步驟。(2)本實驗用的是多用電表的交流電壓擋，應復習多用電表的有關知識。(3)對本實驗作數(shù)據(jù)分析和誤差分析時，要注意可拆變壓器與理想變壓器的區(qū)別。一個教學用的簡易變壓器，兩線圈的匝數(shù)未知，某同學想用所學變壓器的知識測定兩線圈的匝數(shù)。(1)為完成該實驗，除了選用電壓表、導線外，還需要選用低壓________(填“直流”或“交流”)電源。(2)該同學在變壓器鐵芯上繞10匝絕緣金屬導線C，然后將簡易變壓器的A、B兩線圈依次接電源，用電壓表分別測出線圈A，線圈B及線圈C兩端的電壓，記錄在下面的表格中，則線圈A的匝數(shù)為________匝，線圈B的匝數(shù)為________匝。A線圈電壓B線圈電壓C線圈電壓8.0V3.8V0.2V(3)為減小線圈匝數(shù)的測量誤差，你認為繞制線圈C的匝數(shù)應該________(填“多一些”“少一些”)更好。在“探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”實驗中，(1)為了確保實驗的安全，下列做法正確的是________。A.為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12VB.連接好電路后，可不經(jīng)檢查電路是否正確，直接接通電源C.因為使用電壓較低，通電時可用手直接接觸裸露的導線、接線柱D.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測(2)某同學在完成上述實驗后，采用如圖甲所示的電路測量變壓器原線圈的電阻(阻值較小)，為保證電路中各元件安全，實驗結束時，首先應斷開________(填選項字母)。A.導線A B.導線BC.開關C D.導線D(3)如圖乙，當左側(cè)線圈“0”“16”間接入12V交變電壓時，右側(cè)線圈“0”“4”接線柱間輸出的電壓可能是________。A.6VB.4.3VC.2.1V考點二拓展與創(chuàng)新實驗有關變壓器實驗可以為探究，也可以為測量電壓、電流，輸入輸出功率間的關系，對所用器材、測量量及方式上改變來進行考查，分析實際變圧器與理想變壓器的差異。本實驗的創(chuàng)新角度主要包括以下兩個方面：1.不改變實驗原理，改變實驗目的，在原線圈兩端電壓和匝數(shù)一定時，用多用電表測出副線圈兩端電壓就可以求出副線圈的匝數(shù)。2.不改變實驗裝置和實驗目的，還可以探究變壓器是不是理想變壓器。有一個教學用的可拆變壓器，其鐵心粗細一致，如圖所示，它有兩個外觀基本相同的線圈A、B(內(nèi)部導線電阻率、橫截面積相同)，線圈外部還可以再繞線圈。(1)某同學用多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈的電阻值，指針分別對應圖中的a、b位置，則A線圈的電阻為________Ω，由此可推斷________(選填“A”或“B”)線圈的匝數(shù)較多。(2)如果把該變壓器看作理想變壓器，現(xiàn)要測量A線圈的匝數(shù)，提供的器材有：一根足夠長絕緣導線、一只多用電表和低壓交流電源，請完成以下實驗步驟：①用絕緣導線在線圈B上繞制n匝線圈；②將A線圈與低壓交流電源相連接；③用多用電表的“交流電壓”擋分別測量A線圈的輸入電壓UA和________(選填“繞制”或“B”)線圈的輸出電壓U；④則A線圈的匝數(shù)為__________(用已知和測得量的符號表示)。小華同學做了探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)關系的實驗，請回答以下問題：(1)小華在做本實驗時，選擇的原線圈為100匝，副線圈為200匝；他將原線圈接入學生電源中的交流電壓“6V”擋位，用合適的電表測量出副線圈的電壓為13V，則下列敘述可能符合實際情況的一項是。

A.變壓器的鐵芯沒有閉合B.一定是電壓的測量出了問題C.副線圈實際匝數(shù)與標注的“200”不符，應該小于200匝D.學生電源實際輸出電壓大于標注的“6V”(2)用匝數(shù)na＝100匝和nb＝200匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如表，U1/VU2/V根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是(選填“na”或“nb”)。(1)根據(jù)測量結果和變壓器原理分析產(chǎn)生誤差的原因。(2)考查實際變壓器與理想變壓器的不同，知道實際變壓器有漏磁現(xiàn)象。某研究性學習小組的同學想用220V交流電源作為某小型電器的電源。他先制作了一個交流變?yōu)橹绷鞯恼髌鳎沁@個整流器需要用6V的交流電源，于是他又添置了一臺220V/6V的變壓器，如圖所示。他看到這個變壓器上有a、b、c、d四個引出線頭，且a、d引線比b、c引線粗。(1)(2)這臺220V/6V的理想