高中物理 第五章 交变电流 实验：探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系课件

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4.(探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系)(2017·丽水、衢州、湖州三地市9月教学
质量检测)(1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验(shíyàn)中池组
B.滑动变阻器
C.直流电压表
D.多用电表
线圈两端与
的交流电源相连，u则＝副12线圈2s两in端3电14压t (的V有) 效值可能是
√A.0.6 V 12/10/2021
B.3 V
图4
C.3 2 V D.12 V
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解析
原线圈两端电压有效值为
U1＝12
2 2
V＝12
V，如果把题图甲中的变压
器铁芯 A 组装到变压器铁芯 B 上，则根据变压器原理 U2＝nn21U1＝280000×12 V＝
E.学生电源
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(2)如图6，当左侧线圈(xiànquān)“0”“16”间接入9 V电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱
间输出电压可能是___. C
A.3.1 V
B.2.5 V
C.1.7 V
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图6
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而只增加na，Ub一定减小，B错误； 而na、nb都增加，则Ub不一定增大(zēnɡ dà)，C错误； 改变Ua，Ub一定改变，D错误.
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2.(实验原理与操作)在“探究变压器线圈(xiànquān)两端的电压与匝数的关系”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)
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3.(探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系)(2018·杭州六校高二第二学期联考)某学生 选用匝数可调的可拆变压器来做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验时，
原线圈接在学生电源上，用多用电表测量(cèliáng)副线圈的电压. (1)下列操作正确的是____D. A.原线圈接直流电压，电表用直流电压挡
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例5 (2018·金华十校高二上学期(xuéqī)期末)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”
的实验中，若某同学实验时，忘记把如图4甲中的变压器铁芯A组装到变压器铁芯B上，组
装后的变压器如图乙所示.在铁芯上的原、副线圈匝数分别为n1＝800匝和n2＝200匝，原
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产生感应电动势，所以
不需要外界的磁场，故B不必用到.
如果原线圈中接的是直流电源，则副线圈中不会有感应电动势产生，故C不必用到，需 要用到低压交流电源.探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，需要测电压，所以需要一
个测电压的仪器，故D必用到.
做电学实验，当然需要用到开关、导线，故E必用到.
答案(dáàn) 见解析
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解析 (1)用长导线绕一个(yī ɡè)n匝线圈，作为副线圈替代A线圈. (2)把低压交流电源接B线圈，测得绕制的线圈的输出电压U.
(3)用 A 线圈换下绕制的线圈，测得 A 线圈的输出电压 UA.nA＝UUAn.
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(4)将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端(liǎnɡ duān)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U2
n1 n2
U1 U2
100
300
2V
100
400
2V
300
400
4V
400
400
6V
400
100
8V
400
100
4V
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B.测量原、副线圈的电压，可用“测定电池的电动势和内阻”
实验中的直流电压表
C.原线圈接0、8接线柱，副线圈接0、4接线柱，副线圈电压
大于原线圈电压
图3
√D.为便于探究，先保持原线圈匝数和电压不变，改变(gǎibiàn)副线圈的匝数，研究其对副 线圈电压的影响 12/10/2021
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的电压与匝数的关系
3.能发现实验中出现的声音、线圈与铁芯的发
热现象等，并尝试解释.
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内容索引
NEIRONGSUOYIN
技能储备
明确原理 提炼(tíliàn)方法
题型演练(yǎn liàn)
学以致用 实训演练
达标检测(jiǎn cè)
检测评价 达标过关
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3 V；由于该同学忘记了把题图甲中的变压器铁芯 A 组装到变压器铁芯 B 上，
导致“漏磁”，则副线圈两端电压将小于 3 V，故选 A.
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达标(dá biāo)检测
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1.(实验原理与操作)如图5所示是“探究变压器线圈两端(liǎnɡ duān)的电压与匝数的关系”的 实验示意图，a线圈接交流电源，b线圈接交流电压表，在实验过程中
5.(综合考查)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上 小灯泡； ④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤.
4.由表格数据得出结论
当原线圈匝数不变时，副线圈电压与副线圈匝数成 比.正 当副线圈匝数不变时，副线圈电压与原线圈匝数成 比.反 5.注意事项
(1)在改变学生电源电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作. (2)学生电源的电压不要设置(shèzhì)太高，一般不要超过12 V，以免发生危险.
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B.原线圈接直流电压，电表用交流电压挡 C.原线圈接交流电压，电表用直流电压挡 D.原线圈接交流电压，电表用交流电压挡
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(2)该学生(xué sheng)继续做实验，在电源电压不变的情况下，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增大；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_____减(选小填“增大”“减小”或 “不变”).
__________________________________________________________________________ ______________________________________________________________
A线圈的匝数为nA＝________.(用所测物理量符号表示)
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”).上述减探小究副线圈两端的电压与匝数的关系中采 用的实验方法是____________(选填“控制变量法”“转换法”或“类比法”).
控制变量法
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解析 变压器的工作原理是互感现象，故原线圈两端所接的电源应是电压为 12 V 的低压交流电源；根据变压比公式UU12＝nn12，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增大；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减小；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控制变量法.
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90 根据12/测10/20量21 数据可判断连接U电b/V源的线4.圈00是___6(.选01填“n8a.”02或“n9b.9”8).
nb
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解析 为了完成变压器的探究，需要(xūyào)使用交流电源变压，故选用多用电表的交 流电压挡.为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的原、副线圈.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.
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例4 (2017·浙江4月选考)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，必须 要选用的是______. ACE 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(diànliú)挡) 用匝数na＝60匝和nb＝120匝的变压器，实验测量数据如下表，
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)，本实验中还需用到的器材有 BC
______________. 低压(dīyā)交流电源
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解析 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系，需要知道(zhī dào)原、副线圈的匝数， 可拆变压器就能满足条件，故A必用到.
图5
√A.只增加b线圈的匝数，电压表的示数一定增大
B.只增加a线圈的匝数，电压表的示数一定增大
C.同时增加a、b两线圈的匝数，电压表的示数一定增大
D.只改变a线圈两端的电压，电压表的示数不变
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解析 电压表示数设为 Ub，交流电源电压设为 Ua，则UUba＝nnba，所以只增加 nb， Ub 一定增大，A 正确；
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技能( jìnéng)储备
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1.实验原理 交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其 两端有输出电压.线圈匝数不同时输出电压不同.实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、 副线圈的电压与匝数的关系.
2.实验器材
电压表两只、可拆卸式变压器、学生(xuésheng)电源、开关、导线若干(如图1所示)
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二、探究(tànjiū)变压器线圈两端的电压与匝数的关系
例3 (2017·温州市高二检测)如果把一个可拆变压器看成理想变压器，两个线圈分别为A、 B，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长的绝缘导线、一只多用电 表和低压(dīyā)交流电源，请简要叙述实验步骤(写出要测的物理量，并用字母表示).
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例2 (2017·杭州市高二检测)某同学选用(xuǎnyòng)匝数可调的可拆变压器来做“探究变压
器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，变压器原线圈两端所接的电源应是电压为12
V的低压__________(选填交“流交电流源电源”或“直流电源”).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“不增变大”(zēn)ɡ ；dà)
解析 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(yǒuguān)，因此 需要用可拆卸的变压器研究，选项A、D正确. 变压器只对交流电压有作用，不能处理直流电压，故不能用直流电压表测量原、副 线圈的电压，所以选项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、8，副线圈接0、4， 那么副线圈的电压小于原线圈电压，所以C错误.
第五章 交变( jiāo biàn)电流
实验：探究(tànjiū)变压器线圈两端的电压与匝 数的关系
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知识内容
选考要求
课时要求
1.能运用控制变量法，有序地设计实验步骤.
探究变压器线圈两端
2.能选择并组装器材，完成实验步骤后，能根
√ 据实验记录的数据，总结实验规律.
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题型演练(yǎn liàn)
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一、实验(shíyàn)原理与操作
例1 (多选)(2016·浙江10月选考)如图3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”实验中，下列说法正确的是
√A.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
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图1
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3.实验步骤(bùzhòu)
(1)按如图2所示电路图连接实物图
图2
(2)保持原线圈匝数不变，改变副线圈匝数，研究其对副线圈电压(diànyā)的影响. (3)保持副线圈匝数不变，改变原线圈匝数，研究其对副线圈电压的影响.
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