江蘇專用2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)第11章交變電流傳感器實(shí)驗(yàn)15探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系學(xué)案

PAGE6-試驗(yàn)十五探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系1．試驗(yàn)?zāi)康奶骄孔儔浩髟?、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。2．試驗(yàn)原理(1)變壓器是由原線圈、副線圈和鐵芯組成的。電流通過(guò)原線圈時(shí)在鐵芯中產(chǎn)生磁場(chǎng)，由于電流的大小、方向在不斷變更，鐵芯中的磁場(chǎng)也不斷變更，變更的磁場(chǎng)在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，副線圈就存在輸出電壓。(2)本試驗(yàn)通過(guò)與副線圈相連接的多用電表，視察原線圈電壓變更時(shí)，副線圈的輸出電壓的變更；通過(guò)變更原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系。(3)用限制變量法探討。3．試驗(yàn)器材可拆變壓器(鐵芯、兩個(gè)已知匝數(shù)的線圈)，多用電表，低壓溝通電源等。4．試驗(yàn)步驟(1)保持原線圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變，變更副線圈的匝數(shù)n2，探討n2對(duì)副線圈電壓U2的影響。表格一U1＝5V，n1＝400匝試驗(yàn)次數(shù)123n2/匝U2/V①選擇n1＝400匝，用導(dǎo)線將變壓器原線圈接在學(xué)生電源的溝通輸出接線柱上。②將選擇開(kāi)關(guān)調(diào)至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的數(shù)值記錄在表格一中。⑤保持n1＝400匝，U1＝5V不變，將多用電表與副線圈n2＝800匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。⑥將n2、U2的數(shù)值記錄在表格一中。⑦保持n1＝400匝，U1＝5V不變。將多用電表與副線圈n2＝1400匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。⑧將n2、U2的數(shù)值記錄在表格一中。(2)保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變，探討原線圈的匝數(shù)對(duì)副線圈電壓的影響。表格二U1＝5V，n2＝400匝試驗(yàn)次數(shù)123n1/匝U2/V①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(dǎo)線將變壓器原線圈接在學(xué)生電源的溝通輸出接線柱上。③將選擇開(kāi)關(guān)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n1、U2的數(shù)值記錄在表格二中。⑥保持n2＝400匝，U1＝5V不變，將連接電源的兩根導(dǎo)線與原線圈n1＝800匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。⑦將n1、U2的數(shù)值記錄在表格二中。⑧保持n2＝400匝，U1＝5V不變，將連接電源的兩根導(dǎo)線與原線圈n1＝1400匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2。⑨將n1、U2的數(shù)值記錄在表格二中。⑩拆除試驗(yàn)線路，整理好試驗(yàn)器材。5．留意事項(xiàng)(1)要事先推想副線圈兩端電壓的可能值。(2)為了人身平安，只能運(yùn)用低壓溝通電壓，所用電壓不要超過(guò)12V，即使這樣，通電時(shí)不要用手接觸袒露的導(dǎo)線、接線柱。(3)為了多用電表的平安，運(yùn)用溝通電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋測(cè)試，大致確定電壓后再選擇適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。(4)連接電路后要由同組的幾位同學(xué)分別獨(dú)立檢查，然后請(qǐng)老師確認(rèn)，只有這時(shí)才能接通電源。試驗(yàn)原理與操作1．試驗(yàn)采納限制變量法①保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，視察到副線圈兩端的電壓增大；②保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，視察到副線圈兩端的電壓減小。2．變壓器的原理是互感現(xiàn)象的應(yīng)用原線圈磁場(chǎng)的變更引起副線圈感應(yīng)電流的變更，不能用直流電源；因?yàn)轫氁獪y(cè)量電壓，所以須要多用電表(溝通電壓擋)。[題組訓(xùn)練]1．志向變壓器是指在變壓器變壓的過(guò)程中，線圈和鐵芯不損耗能量、磁場(chǎng)被束縛在鐵芯內(nèi)不外漏的變壓器?，F(xiàn)有一個(gè)志向變壓器有一個(gè)原線圈(匝數(shù)為n1)和一個(gè)副線圈(匝數(shù)為n2)。甲、乙兩位同學(xué)想探究這個(gè)志向變壓器的原、副線圈兩端的電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系。(1)甲同學(xué)的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同學(xué)的猜想是U1∶U2＝n2∶n1。你認(rèn)為猜想合理的同學(xué)是________，你做出上述推斷所依據(jù)的物理規(guī)律是____________________。(2)為了驗(yàn)證理論推導(dǎo)的正確性，可以通過(guò)試驗(yàn)來(lái)探究，為保證明驗(yàn)平安、有效地進(jìn)行，應(yīng)選用________電源。(3)在試驗(yàn)時(shí)，若采納多用電表進(jìn)行測(cè)量，應(yīng)先將選擇開(kāi)關(guān)置于________擋，并選用________量程進(jìn)行測(cè)試，大致確定被測(cè)數(shù)據(jù)后，再選用適當(dāng)?shù)牧砍踢M(jìn)行測(cè)量。[解析](1)由變壓器的工作原理可知：猜想合理的同學(xué)是甲同學(xué)。做出上述推斷依據(jù)的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律。(2)為了保證明驗(yàn)平安、有效地進(jìn)行，應(yīng)選用低壓(一般低于12V)溝通電源。(3)運(yùn)用多用電表時(shí)，應(yīng)先將選擇開(kāi)關(guān)置于溝通電壓擋，并選用較大(或最大)量程進(jìn)行測(cè)試。[答案](1)甲法拉第電磁感應(yīng)定律(2)低壓(一般低于12V)溝通(3)溝通電壓較大(或最大)2．(1)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的試驗(yàn)中，試驗(yàn)室中備有下列可供選擇的器材：A．可拆變壓器(鐵芯、兩個(gè)已知匝數(shù)的線圈)B．條形磁鐵C．直流電源D．多用電表E．開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干上述器材在本試驗(yàn)中不必用到的是________(填器材前的序號(hào))，本試驗(yàn)中還須要用到的器材有________。(2)做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”試驗(yàn)時(shí)，原線圈接在電源上，用多用電表測(cè)量副線圈的電壓，下列操作正確的是()A．原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋B．原線圈接直流電壓，電表用溝通電壓擋C．原線圈接12V以下溝通電壓，電表用溝通電壓擋D．原線圈接220V溝通電壓，電表用溝通電壓擋[解析](1)變壓器的原理是互感現(xiàn)象，是原線圈磁場(chǎng)的變更引起副線圈感應(yīng)電流的變更，所以不須要外界的磁場(chǎng)，故條形磁鐵B不必用到，假如原線圈中通的是直流電源，則副線圈中不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故直流電源C不必用到，須要用到低壓溝通電源；(2)變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，故原線圈接溝通電壓，輸出電壓也是溝通電壓，故電表用溝通電壓擋，綜合(1)可知，應(yīng)選C。[答案](1)BC(2)低壓溝通電源C3．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”試驗(yàn)中，某同學(xué)利用“教學(xué)用的可拆變壓器”進(jìn)行探究。關(guān)于試驗(yàn)操作，下列說(shuō)法正確的是()A．為了人身平安，原線圈兩端只能運(yùn)用低壓溝通電源，所用電壓不要超過(guò)12VB．試驗(yàn)通電時(shí)，可用手接觸袒露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路C．運(yùn)用多用電表測(cè)電壓時(shí)，先用中等量程擋試測(cè)，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量A[變壓器是變更電壓，因此為了人身平安，原線圈兩端只能運(yùn)用低壓溝通電源，所用電壓不超過(guò)12V，故A正確；試驗(yàn)通電時(shí)，不能用手接觸袒露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路，故B錯(cuò)誤；運(yùn)用多用電表測(cè)電壓時(shí)，先用最高量程擋試測(cè)，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量，故C錯(cuò)誤。故選A。]數(shù)據(jù)處理與誤差分析1．變壓器的原理是互感現(xiàn)象的應(yīng)用，是原線圈磁場(chǎng)的變更引起副線圈感應(yīng)電流的變更，所以不須要外界的磁場(chǎng)；假如原線圈中通的是直流電源，則副線圈中不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；原線圈接溝通電壓，輸出電壓也是溝通電壓。2．實(shí)際試驗(yàn)中會(huì)存在漏磁現(xiàn)象。[題組訓(xùn)練]1．(1)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的試驗(yàn)，必須要選用的是________。A．有閉合鐵芯的原、副線圈B．無(wú)鐵芯的原、副線圈C．溝通電源D．直流電源E．多用電表(溝通電壓擋)F．多用電表(溝通電流擋)(2)用匝數(shù)na＝60匝和nb＝120匝的變壓器，試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如下表，U1/V1.802.803.804.90U2/V4.006.018.029.98依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可推斷連接電源的線圈是________(填“na”或“nb”)。[解析](1)變壓器的原理是互感現(xiàn)象。是原線圈磁場(chǎng)的變更引起副線圈感應(yīng)電流的變更，假如原線圈連接的是直流電源，則副線圈中不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生。題意為探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系，須要測(cè)量電壓，所以須要一個(gè)測(cè)電壓的儀器，所以須要的器材有A有閉合鐵芯的原、副線圈；C溝通電源；E多用電表(溝通電壓擋)；故選ACE。(2)依據(jù)題意，電壓比與匝數(shù)比不相等，可知該變壓器為非志向變壓器，考慮到變壓器有漏磁鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等影響，推斷出U2為原線圈上電壓大小，則推斷出接電源的是nb。[答案](1)ACE(2)nb2．某探討性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)想用220V溝通電源作為某小型電器的電源。他先制作了一個(gè)溝通變?yōu)橹绷鞯恼髌?，但是這個(gè)整流器須要用6V的溝通電源，于是他又添置了一臺(tái)220V/6V的變壓器，如圖所示。他看到這個(gè)變壓器上有a、b、c、d四個(gè)引出線頭，且a、d引線比b、c引線粗。(1)他不知道如何接法，也沒(méi)有相應(yīng)的說(shuō)明書(shū)。你能幫他推斷正確的接法是a、d端接________(選填“220V”或“6V”)。(2)這臺(tái)220V/6V的志向變壓器接6V的線圈匝數(shù)是300匝，則接220V的線圈匝數(shù)是________匝。[解析](1)因?yàn)橹鞠蜃儔浩鞯妮斎牍β实扔谳敵龉β?，采納的是降壓變壓器，依據(jù)P＝UI可知，副線圈中的電流大，為了減小輸電線上功率的損失，副線圈電線電阻要小，由公式R＝ρeq\f(l,S)知，引線要粗，故a、d接6V。(2)依據(jù)變壓器工作原理知：eq\f(Ua,Ub)＝eq\f(na,nb)，若志向變壓器接6V的線圈匝數(shù)是300匝，則接220V的線圈匝數(shù)是11000匝。[答案](1)6V(2)110003．在探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系試驗(yàn)中，小李同學(xué)采納了如圖所示的可拆式變壓器(鐵芯不閉合)進(jìn)行探討。(1)試驗(yàn)還需下列器材中的________。電流表電壓表學(xué)生電源多用電表(2)試驗(yàn)中，上圖中變壓器的原線圈接“0；8”接線柱，副線圈接線“0；4”接線柱，當(dāng)副線圈所接電表的示數(shù)為5.0V，則所接電源電壓擋位為_(kāi)_______。A．18.0VB．10.0VC．5.0VD．2.5V[解析](1)本試驗(yàn)中，變壓器的原線圈應(yīng)接在溝通電源上，為了知道原、副線圈的電壓比和線圈匝數(shù)比之間的關(guān)系，還須要多用電表，故學(xué)生電源和多用電表兩個(gè)器材不能缺少。(2)①志向變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)