2019-2020学年物理人教版选修3-2(浙江新高考专用)讲义: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 Word版含答案.pdf
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1、实验:探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系实验:探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 知识内容选考要求课时要求 探究变压器线圈两端的电压与匝数 的关系 1.能运用控制变量法, 有序地设计实验 步骤. 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. 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. 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、学生电源
2、、开关、导线若干(如图 1 所示) 图 1 3.实验步骤 (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. (4)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: 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 1003002 V 1004002 V 3004004 V 4004006 V 4001008 V 4001004 V 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
3、正比. 当副线圈匝数不变时,副线圈电压与原线圈匝数成反比. 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太高,一般不要超过 12 V,以免发生危险. 一、实验原理与操作 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( ) 图 3 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“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
4、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 答案 AD 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,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. 例 2 (2017杭州市高二检测)某同学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,变压器原线圈两
5、端所接的电源应是电压为 12 V 的低压 _(选填“交流电源”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“不变”);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 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 _(选填“控制变量法”“转换法”或“类比法”). 答案 交流电源 增大 减小 控制变量法 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
6、变压比公式,保持原线圈的匝数不变,增加副线圈的匝数,观察到副线圈 U1 U2 n1 n2 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. 二、探究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). _ _ _ _ A 线圈的匝数为 nA_.(用所测物理量符
7、号表示) 答案 见解析 解析 (1)用长导线绕一个 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.nAn. UA U 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_. 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 na60 匝和 nb120 匝的变压器,实验测量数据如下表, Ua/V1.802.803.804.90
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