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1、实验实验 13 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系 实验原理 原线圈通过电流时， 铁芯中产生磁场， 由于交变电流的大小和方向都在不断变化， 铁芯中的磁场也在不断的变化，变化的磁场在副线圈中产生感应电动势，副线圈 中就存在输出电压。本实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与 匝数的关系。 实验器材 两只多用电表(或两只交直流数字电压表)、学生电源(低压交流电源)、开关、可 拆变压器、导线若干。 实验过程 1.多用电表交流电压挡量程选择及读数：要先估计被测电压的大致范围，再选择 恰当的量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电的最大量程进行测
2、 量。 2.可拆变压器的组装：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯。 3.设计实验数据记录表： n1n2n3n4 1 2 3 4.输入、输出端电压的测量：用交流电压表测量输入、输出电压。 5.改变输入端电压，重新测量输入、输出端电压：改变输入电压，输出电压也随 之改变，但是两者的比值不变。 6.对调原、副线圈，重新测量输入、输出端电压：对调原、副线圈后，输出端电 压发生变化，两者的比值为对调前的倒数。 7.改变线圈匝数，重新测量输入、输出端电压：改变线圈匝数后，输出电压随之 变化，输入、输出电压的比值也随之变化。 8.实验结果分析及结论得出：在误差允许的范围内，变压器线圈两端的电压与匝 数成正比，数
3、学表达式为：。 U1 U2 n1 n2 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 12 V， 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量程进行测量。 【例】 (20174 月浙江选考)(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_(多选)。 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 na6
4、0 匝和 nb120 匝的变压器，实验测量数据如下表： Ua/V1.802.803.804.90 Ub/V4.006.018.029.98 根据测量数据可判断连接电源的线圈是_(填 na或 nb)。 (2)用如图 1 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 _(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 的图象应该是_。 图 1 解析 (1)为了完成变压器的实验探究，需要使用交流电源、多用电表(交流电压 挡)。 为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的
5、原、 副线圈， 因此正确答案为 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)根据楞次定律可知，进入电流方向与离开时电流方向相反，选项 C 错误；由 于离开时速度比进入速度快， 即切割磁感线的感应电流要大， 选项 A 正确， B、 D 错误。 答案 (1)ACE nb (2)b 到 a A 1.(201610 月浙江选考)如图 2 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，下列说法正确的是_(填字母)。 图 2 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
6、“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 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 2.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： 将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上； 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； 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； 将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤。 (1)以上操作的合理顺序是_(只填步骤前数字序号)； (2)如图 3
7、所示，在实验中，两线圈的匝数 n11 600，n2400，当将 n1做原线圈 时，U116 V，副线圈两端电压 U24 V；原线圈与副线圈对调后，当 U18 V时， U232 V， 那么可初步确定， 变压器两个线圈的电压U1、 U2与线圈匝数n1、 n2 的关系是_。 图 3 解析 (1)在“探究变压器两个线圈的电压关系”的实验中，首先将两个线圈套 到可拆变压器的铁芯上；再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；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；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上 步骤； (2)两线圈的匝数 n1
8、1 600，n2400，当将 n1做原线圈时，U116 V，副线圈 两端电压 U24 V；当原线圈与副线圈对调后，U18 V 时，U232 V，此时 U2为原线圈的电压，而 U1为副线圈的电压；由上数据可得：。 U1 U2 n1 n2 答案 (1) (2) U1 U2 n1 n2 3.某同学选用匝数可调的可拆变压器来“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
9、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”)。 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，保持原线圈的匝数不变，增加副线 U1 U2 n1 n2 圈的匝数，观察到副线圈两端的电压增大；根据变压比公式，保持副线圈 U1 U2 n1 n2 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。 答案 交流电源 增大 减小 控制变量法