《探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系》中学物理创新实验设计

《探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系》中学物理创新实验设计
作品全称探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系
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姓名性别年龄初、高中组
（一）设计原理(含原理图和实物图、主要解决的问题）
高中物理人教版选修3-2，第五章交变电流，第4节变
压器中。

课本只要求探究电压与匝数的关系。

但在授课中要推
导变压器的原理时，若将漏失的磁通量忽略不计，可认为穿过
原副线圈的磁通量相同变化也相同，则在每匝线圈中产生的感应电动势势一样的，但因为原副线圈的匝数不同，则有：
若将原线圈导线电阻忽略不计，则U1=E1
若将副线圈导线电阻忽略不计，则因为副线圈可以看成一个电源，忽
略内阻，电动势等于路端电压，U2=E2，因此：
（二）主要解决的问题有两个
1）通过实验验证U1=E1 即通过实验验证输入电压U1近似的等于原线圈的自感电
动E1
2）探究电压与匝数的关系时，电压的控制容易，但匝数的确定和控制很难。

本实验利用滑动变阻器做副线圈，由于滑动变阻器的导线是单匝密绕，绕的长度
和匝数成正比，这样测匝数就转化为测长度。

其原理为，初中长度测量中用密绕
法测铜丝的直径的方法。

即如图
（二）实验方法（或实验过程）
1）通过实验验证U1=E1 即通过实验验证输入电压U1近似的等于原线圈的自感电动E1。

在原线圈两端接U1=220V的电压，且串联一个4.0V，0.7A的小
灯泡，副线圈空载，则小灯泡正常发光。

说明线圈中的电流很小，则输入电压U1
近似的等于原线圈中的自感电动E1即U1=E1
2）用滑动变阻器做副线圈，由于滑动变阻器的导线是单匝密绕，绕的长度和匝数成正比，这样测匝数就转化为测长度。

①利用R=200Ω，I=0.3A的滑动变阻器做变压器的副线圈，实现输出电压
与移动滑动变阻器的滑片的距离成正比。

②等间距移动滑动变阻器的滑片测输出电压
（三）实验效果
1）该实验基本实现移动滑片的距离与输出的电压成比。

2）该实验的误差主要来源于滑动变阻器电阻丝的电阻，即以副线圈为电源的内阻很大。

在输出电压高的时候，移动距离与输出电压的线性关系不好。

3）改进措施，改用铜线按滑动变阻器的单匝密绕法，使绕的长度与线圈的匝数成正比。

则原副线圈的匝数都可转化为长度的测量，使匝数的测量就不是难点。

同时该设计也是今后演示变压器的设计理念，也是本实验改进的亮点。

自治区评委评审意见
（盖章）
年月日
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