（天津专用）2020届高考物理一轮复习 实验课15 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系课件 新人教

实验课15探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系-2-一、实验目的探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系。二、实验器材可拆变压器、学生电源、多用电表、导线若干。三、实验原理电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于交变电流的大小、方向在不断地变化,铁芯中的磁场强弱和方向也在不断地变化。变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,尽管两个线圈之间没有导线相连,副线圈也能够输出电流。-3-四、实验操作1.按图示电路连接电路。2.保持原线圈匝数n1不变,副线圈的匝数n2逐渐增多,观察小灯泡亮度情况。3.保持副线圈的匝数n2不变,原线圈的匝数n1逐渐增多,观察小灯泡亮度情况。-4-4.原线圈接6V低压交流电源,保持原线圈匝数n1不变,改变副线圈匝数n2,用多用电表交流电压挡测出副线圈两端的电压,记入表格,重复三次。5.原线圈接6V低压交流电源,保持副线圈匝数n2不变,改变原线圈匝数n1,用多用电表交流电压挡测出副线圈两端的电压,记入表格,重复三次。-5-五、实验现象小灯泡的亮度如下表所示。n1n2100200400100暗较亮亮200较暗暗较亮400很暗较暗暗1.当原线圈匝数不变时,副线圈的匝数越多小灯泡越亮;当副线圈的匝数不变时,原线圈的匝数越多小灯泡越暗。-6-2.将不同的原线圈接入线路测出线圈当中的电压填入下表:原线圈匝数n1副线圈匝数n2原线圈电压U1副线圈电压U2n1n2U1U21002006V12V1∶21∶21004006V24V1∶41∶41006006V36V1∶61∶62002006V6V1∶11∶14002006V3V2∶12∶16002006V2V3∶13∶1-7-六、数据处理1.小灯泡越亮,表明其两端的电压越大;小灯泡越暗,表明其两端的电压越小。2.计算n1n2和U1U2的值。七、实验结论在误差范围内,变压器原、副线圈两端与匝数成正比,数学表达式为U1U2=n1n2。-8-八、注意事项1.连接好电路后,同组同学分别独立检查,然后由老师确认,电路连接无误后,才能接通电源。2.注意人身安全。只能用低压交流电源,电源电压不能超过12V。3.使用多用电表交流电压挡测电压时,先用最大量程测试,然后再用适当的挡位进行测量。九、误差分析1.线圈绕组的电阻有铜损现象。2.变压器铁芯内有漏磁。3.铁芯中有发热现象。-9-考向1考向2考向3实验原理例1如图甲所示,在用可拆变压器探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验中:-10-考向1考向2考向3(1)若多用电表的转换开关及学生低压电源的面板如图甲所示,则多用电表的转换开关转到的位置和变压器原线圈应连接到学生电压电源的哪两个接线柱。A.转到位置a,接左边两个接线柱(标有“+”“-”)B.转到位置b,接左边两个接线柱(标有“+”“-”)C.转到位置a,接右边两个接线柱(标有“-”)D.转到位置b,接右边两个接线柱(标有“-”)(2)如图乙所示实验中,下列说法正确的是。A.实验用控制变量法,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,可用多用电表中的直流电压表C.原线圈接0、4接线柱,副线圈接0、8接线柱,副线圈电压约为原线圈电压的2倍D.若没有铁芯,变压器的输入电压与输出电压之比还是等于原副线圈匝数之比答案解析解析关闭(1)多用电表的转换开关转到交流电压挡,即转到位置b。变压器只能改变交流电压,变压器原线圈应连接到学生电压电源的右边两个接线柱,A、B、C错误,D正确。(2)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,因此需要用可拆卸的变压器研究,探究副线圈电压与匝数的关系,采用控制变量法,即为便于探究,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,A正确;变压器只能改变交流电流的电压,测量原、副线圈的电压,可用多用电表中的交流电压表,B错误;根据原副线圈匝数之比等于输入输出电压之比可知,原线圈接0、4接线柱,副线圈接0、8接线柱,副线圈电压约为原线圈电压的2倍,C正确;若没有铁芯,原副线圈的磁通量不等,变压器的输入电压与输出电压之比不等于原副线圈匝数之比,D错误。答案解析关闭(1)D(2)AC-11-考向1考向2考向3实验过程及误差分析例2(1)为完成探究变压器线圈两端的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”)。-12-考向1考向2考向3(2)用如图甲所示的装置做探究感应电流方向的规律实验,磁体从靠近线圈的上方静止下落,当磁体运动到如图所示的位置时,流过线圈的感应电流方向从(选填“a到b”或“b到a”)。在磁体穿过整个线圈的过程中,传感器显示的电流i随时间t的图像(图乙)应该是。甲乙-13-考向1考向2考向3解析(1)如果原线圈中通的是直流电流,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与匝数的关系。需要测量电压U,所以需要一个测电压的仪器,为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的原副线圈,故正确的选项为A、C、E。由于有漏磁,所以副线圈测量电压应该小于理论变压值,即nb为输入端,na为输出端。(2)磁体从靠近线圈的上方静止下落,当磁体运动到如题图所示的位置时,依据楞次定律,感应磁场方向向下,根据螺旋定则,则感应电流方向盘旋而上,即流过线圈的感应电流方向为“b到a”;当磁体完全进入线圈内时,穿过线圈的磁通量不变,不会产生感应电流,则磁体会加速运动,当到达线圈底部时,磁通量变化率大于磁体进入线圈时位置,依据法拉第电磁感应定律,则到达底部的感应电流较大,再由楞次定律可知,进与出的感应电流方向相反,故A正确,B、C、D错误。答案(1)ACEnb(2)b到aA-14-考向1考向2考向3实验探究拓展——变压器电压与匝数关系的实际应用生活中我们要用到各种各样的变压器,不管哪一种变压器,其工作原理都是电磁感应的互感问题。假若是理想变压器,则满足关系;假若是非理想变压器,由于存在铜损和铁损,副线圈输出的电压往往小于上式所求得的电压U2。根据以上结论,可以对变压器进行相关分析判断。U1U2=n1n2-15-考向1考向2考向3例3(2018·浙江东阳期中)东阳中学创新班同学想用220V交流作为小型收录机的电源。他先制作了一个交流变为直流的整流器,但是这个整流器需要用6V的交流电源,于是他又添置了一台220V/6V的变压器,如图所示。他看到这个变压器上有a、b、c、d四个引出线头,且a、d引线比b、c引线粗。-16-考向1考向2考向3(1)他不知道如何接法,也没有相应的说明书。你能帮他判断正确的接法是ad端接(选填“220V”或“6V”)。(2)这台220V/6V的理想变压器接6V的线圈匝数是300匝,则接220V的线圈匝数是匝。(3)为了进一步探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系,他又取匝数Na=80匝和Nb=160匝的一个变压器重新接在电源上,测量结果记录如下,则接电源的是(选填“Na”或“Nb”)。Ua/V1.802.803.80Ub/V4.006.018.02-17-考向1考向2考向3解析(1)由于变压器输入功率等于输出功率,采用的是降压变压器,根据P=UI可知,副线圈中的电流大,为了减小输电线上功率的损失,故副线圈电线电阻要小,故引线要粗,故a、d接6V,b、c接220V。(2)根据变压比等于匝数比可得𝑈1𝑈2=𝑛1𝑛2所以n1=𝑈1𝑈2·n2=2206×300=11000匝。(3)理想变压器是忽略变压器的铜损、铁损与磁损的,但一些小型的变压器的损耗常常不能忽略不计;考虑到这些损耗,则变压器副线圈两端的电压要小于理论值。由题知𝑛1𝑛2=80160=12则𝑈2𝑈112结合表格中的数据可知,接电源的是Nb。答案(1)6V(2)11000(3)Nb