4实验探究变压器原副线圈电压与匝数的关系(原卷版)
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选择性必修二学案
第三章交变电流
4实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
一、新课标要求
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
二、科学素养要求
1 .物理观念:变压器。
2 .科学思维:培养归纳总结、分析推理能力。
3 .科学探究:通过探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系,提高科学探究能力。
4 .科学态度与责任:培养科学精神和实事求是的科学态度,培养探究科学的兴趣。
三、教材研习
(一)、实验目的
探窕变压器原、副线圈电压与匝数的关系。
(二)、实验原理
1 .实验电路图,如图所示。
2 .实验方法采用控制变量法:
(IM1一定,研究〃2和S的关系。
(2)〃2一定,研究nι和U2的关系。
(三)、实验器材
学生电源(低压交流,小于12V)1个、可拆变压器1个(如图所示)、多用表(交流电压挡)1个、导线若干。
甲可拆变压器等部件乙组装后的变压器
(四)、实验步骤
1 .如图所示,连接好电路,将两个多用电表调到交流电压挡,并记录两个线圈的匝数。
2 .保持原线圈匝数不变,用多用电表电压挡测量原线圈电压,并记录在表格中。
3 .改变副线圈匝数,用多用电表分别测量副线圈的电压,把匝数、电压的对应数据记
录在表格中。
4 .保持副线圈匝数不变,改变原线圈匝数,重复步骤2、3。
(五)、数据处理
1 .将不同的原、副线圈接入电路测出线圈两端的电压填入下表
2 .由表格数据得出结论
3 1)当原线圈匝数不变、输入电压不变时,随着副线圈匝数增加,输出电压增大。
进一步研究可知,副线圈电压与副线圈匝数成正比。
4 2)当副线圈匝数不变、输入电压不变时,随着原线圈匝数增加,副线圈输出电压变小。
进一步研究可知,副线圈电压与原线圈匝数成反比。
(六)、误差分析
1 .由于漏磁,通过原、副线圈每一匝的磁通量不严格相等造成误差。
2 .原、副线圈有电阻,原、副线圈中的焦耳热损耗(铜损),造成误差。
3 .铁芯中有磁损耗,产生涡流,造成误差。
4 .电表的读数存在误差。
(七)、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 .为了人身安全,学生电源的电压不能超过12V,不能用手接触裸露的导线和接线柱。
3.为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,大致确定被测电压后再选用适当的挡位进行测量。
麻世队灌嘘落¾嗡⅛课堂题型设计,把握命题重点
四、题型探究
题型一实验原理及操作
[例题1]在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中:
(1)原线圈中接入的电源是;
A.接入电压为220V交流电源
B.接入学生电源12V以下直流输出端
C.接入学生电源12V以下交流输出端
(2)对于实验过程,下列说法正确的是o
A.为便于探究,应该采用控制变量法
B.因为实验所用电压较低,通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路
C.使用多用电表测电压时,先用中等量程挡试测,再选用恰当的挡位进行测量
题型二数据处理与分析
[例题2]在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中:
(1)为了确保实验的安全,下列做法正确的是()
A.为了人身安全,只能使用低压直流电源,所用电压不要超过12V
B.连接好电路后,可不经检查电路是否正确,直接接通电源
C.因为使用电压较低,通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D.为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测
(2)多用电表刻度盘上交流电压的刻度是(选填“均匀”或“不均匀”)的。
(3)某实验小组通过实验,记录的数据如表所示。
通过分析实验数据可得出的实验结论是O
(4)一次实验中,变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝,测得的电压分别为8.00
V和3.90V,据此可知电压比与匝数比并不相等,主要原因是(至少说出两个原因)。
题型三实验拓展与创新
[例题3]有一个教学用的可拆变压器,如图甲所示,它有两个线圈A、B(内部导线电阻率、横截面积相同),线圈外部还可以绕线。
B
甲
⑴某同学用一多用电表的同一欧姆挡先后测量了A,B线圈中“0,14”“0,4”的电阻值,指针分别对应图乙中的。
"位置,则A线圈的电阻为Ω,由此可推断(选填“A”
或“B”)线圈的总匝数较多。
(2)如果把它看作理想变压器,现要测量A线圈的总匝数,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交流电源,请完成实验步骤的填空:
①用绝缘导线在B线圈的外部或变压器的铁芯上绕制〃匝线圈;
②将(选填"A”或"B”)全部线圈与低压交流电源相连接;
③用多用电表的挡分别测量力线圈的中“0,14”间的电压UA和绕制线圈的电压
④则A线圈的总匝数为1
【达标训练】
1.[多选]如图所示,在用可拆变压器做“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验时,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
B.测量原、副线圈的电压,可用直流电压表
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
D.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
2. (1)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中,下列器材在实验中不
需要用到的有O
A
(2)若在实验中用匝数M=400匝
和M=800匝的变压器,对应的电压测量数据如表所示。
根据测量数据,下列说法正确的是。
实验次数
1234
电压
(/1/V 1.40 1.90 2.40
IhN 2.00 3.01 4.02 5.02
A.M一定是原线圈
B.M一定是原线圈
C.M可能是副线圈
D.M可能是副线圈
3 .在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,电源输出端与变压器线圈连接方式正确的是(选填“甲”或"乙”)o变压器原、副线圈的匝数分别为120匝和60匝,测得的电压分别为8.2V和3.6V,据此可知电压比与匝数比不相等,主要原因是O
甲乙
4 .在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验中,某同学利用“教学用可拆变压器”进行探究。
(1)下列器材中,实验需要的器材是。
A.干电池
B.低压交流电源
C.220V交流电源
D.条形磁铁
E.可拆变压器和导线
F.直流电压表
G.多用电表
(2)在实验中,该同学保持原线圈两端的电压及副线圈的匝数不变,仅减小原线圈的匝数,副线圈两端的电压将(填“增大”“减小”或“不变”)。
5.有一个教学用的可拆变压器,如图所示,它有两个外观基本相同的线圈A
和B,线圈外部还可以绕线。
(1)某同学用多用电表的欧姆挡测量了A、B线圈的电阻值,发现B线
圈电阻约为A线圈电阻的3倍,则可推断线圈的匝数多。
(选填"A”或"B”)
(2)如果把它看作理想变压器,现要测量A、B线圈的匝数,提供的器材有:一根足够长的绝缘导线、一只多用电表和一只低压交流电源(输出电压的有效值不变)。
现采用如下方法进行测量。
请补充实验步骤,完成A、B线圈匝数的测量(需要测量的物理量请用字母表示,并说明其含义)。
①将绝缘导线一端与A线圈上方接线柱相连,顺着原来的绕制方向在变压器的铁芯上再绕制〃匝线圈;
②将绝缘导线的另一端和A线圈下方接线柱分别与低压交流电源两端相连接;
③用多用电表的交流电压挡先后测量低压交流电源两端的电压UO和B线圈的输出电压5
④:
⑤拆除电路并整理器材。
A、B线圈的匝数〃A和W B的表达式为"A=>W B=<-
6.(2023山东聊城重点高中质检)某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系〃,可拆变压器如图所示。
甲可拆变压器零部件乙组装后的变压器
(1)以下给出的器材中,本实验需要用到的是:
A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.因为使用的电压较低,通电时可宜接用手接触裸露的导线进行连接
C.实验时可以保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,探究副线圈匝数对副线圈
电压的影响
D.变压器开始正常工作后,通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
(3)为了减小能量传递过程中的损失,铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。
作为横档的
铁芯α的硅钢片应按照下列哪种方法设计.
(2023北京朝阳二模)某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”,
(2)关于本实验,下列说法正确的是
c.
7.
实验室用电压表D. 多用电表
可拆变压器如图所示。
变乐器铁芯P
乙组装后的变压㈱本
实验需要用到的是
Ji202V⅞ft 1
甲可拆变压器零部件(1)以下给出的器材中,
A.干电池
B.学生电源
C.实验室用电压表
D.多用电表
(2)关于本实验,下列说法正确的是
A.为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数小于副线圈匝数
B.因为使用的电压较低,通电时可直接用手接触裸露的导线进行连接
C.实验时可以保持原线圈电压、匝数不变,改变副线圈的匝数,探究副线圈匝数对副线圈电压的影响
D.变压器开始正常工作后,通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
(3)某次实验中,用匝数%=400匝和%=800匝的线圈实验,测量的数据如下表所示,下列说法中正确的是:
A.原线圈的匝数为外,用较粗导线绕制
B.副线圈的匝数为,α,用较细导线绕制
C.原线圈的匝数为生,用较细导线绕制
D.副线圈的匝数为饱,用较粗导线绕制
(4)为了减小能量传递过程中的损失,铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。
作为横档的
铁芯Q的硅钢片应按照下列哪种方法设计o
(1)实验还需要的器材是
A.直流电压表
B.小灯泡
C.多用电表
D.条形磁铁
(2)正确选择器材后,将图中变压器的原线圈接线柱0、4与电源输出端相连,选择开关置于
挡(如图),副线圈0、8接线柱所接电表的示数是。