实验14 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系——【人教】备战2023年高考物理一轮重难点复习（解析版）.docx

实验14 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.会用实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法，了解实验误差.
2.知道变压器的工作原理，掌握变压器的特点，并能分析、解决实际问题.
1．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
①n1、U1一定，研究n2和U2的关系．
②n2、U1一定，研究n1和U2的关系．
2．实验器材
学生电源(低压交流电源，小于12 V)1个、可拆变压器1个、多用电表1个、导线若干．
3．实验过程
(1)保持原线圈的匝数n1和电压U1不变，改变副线圈的匝数n2，研究n2对副线圈电压U2的影响．
①估计被测电压的大致范围，选择多用电表交流电压挡适当量程，若不知道被测电压的大致范围，则应选择交流电压挡的最大量程进行测量．
②组装可拆变压器：把两个线圈穿在铁芯上，闭合铁芯，用交流电压挡测量输入、输出电压．
(2)保持副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响．重复(1)中步骤．
4．数据处理
由数据分析变压器原、副线圈两端电压U1、U2之比与原、副线圈的匝数n1、n2之比的关系．
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电源开关，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，通电时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．
【典例1】（2022·全国·高三课时练****某同学在实验室进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。
（1）下列实验器材必需要用的有___________（选填字母代号）。
A．干电池组        B．学生电源
C．多用电表        D．直流电压表
E．滑动变阻器   F．条形磁体
G．可拆变压器（铁芯、两个已知匝数的线圈）
（2）下列说法正确的是___________（选填字母代号）。
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．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数
C．测量电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量
D．变压器开始正常工作后，铁芯导电，把电能由原线圈输送到副线圈
（3）该同学通过实验得到了如下表所示的实验数据，表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数，U1、U2分别为原、副线圈的电压，通过实验数据分析可以得到的实验结论是：___________。
实验次数
n1/匝
n2/匝
U1/V
U2/V
1
1600
400
12.1
2.90
2
800
400
10.2
4.95
3
400
200
11.9
5.92
【答案】     BCG     BC##CB
     在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比，即
【解析】（1）[1]实验中，必须要有学生电源提供交流电，B需要，A不需要；学生电源本身可以调节电压，无需滑动变阻器；需要用多用电表测量交流电压，C需要，DE不需要；本实验不需要用条形磁体，需用可拆变压器来进行实验，G需要，F不需要。
综上所述，需要的实验器材为BCG。
（2）[2]A．为确保实验安全，应该降低输出电压，实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数，故A错误；
B．要研究副线圈匝数对副线圈电压的影响，应该保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，进而测得副线圈电压，找出相应关系，故B正确；
C．为了保护电表，测量副线圈电压时，先用最大量程试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，故C正确；
D．变压器的工作原理是电磁感应现象，若不计各种损耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，而不是靠铁芯导电来传输电能，故D错误。
故选BC。
（3）[3]通过数据分析可得，在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数之比，即。
【典例2】（2022·全国·高三专题练****某学校高二（9）班物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。
（1）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．变压器原线圈接低压交流电时，可以用多用电表的“直流电压挡”测量副线圈电压
C．测量副线圈电压时，先用中间挡位的量程试测，大致确定后再选用适当的挡位
D．研究副线圈匝数对副线圈电压的影响