探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系教材原型實驗實驗原理與操作1．實驗采用控制變量法①保持原線圈的匝數(shù)不變，增加副線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓增大；②保持副線圈的匝數(shù)不變，增加原線圈的匝數(shù)，觀察到副線圈兩端的電壓減小。2．變壓器的原理是互感現(xiàn)象的應(yīng)用原線圈磁場的變化引起副線圈感應(yīng)電流的變化，不能用直流電源；因為需要測量電壓，所以需要多用電表(交流電壓擋)。[題組訓(xùn)練]1．理想變壓器是指在變壓器變壓的過程中，線圈和鐵芯不損耗能量、磁場被束縛在鐵芯內(nèi)不外漏的變壓器。現(xiàn)有一個理想變壓器有一個原線圈(匝數(shù)為n1)和一個副線圈(匝數(shù)為n2)。甲、乙兩位同學(xué)想探究這個理想變壓器的原、副線圈兩端的電壓與線圈匝數(shù)的關(guān)系。(1)甲同學(xué)的猜想是U1∶U2＝n1∶n2；乙同學(xué)的猜想是U1∶U2＝n2∶n1。你認(rèn)為猜想合理的同學(xué)是________，你做出上述判斷所依據(jù)的物理規(guī)律是____________________。(2)為了驗證理論推導(dǎo)的正確性，可以通過實驗來探究，為保證實驗安全、有效地進(jìn)行，應(yīng)選用________電源。(3)在實驗時，若采用多用電表進(jìn)行測量，應(yīng)先將選擇開關(guān)置于________擋，并選用________量程進(jìn)行測試，大致確定被測數(shù)據(jù)后，再選用適當(dāng)?shù)牧砍踢M(jìn)行測量。[解析](1)由變壓器的工作原理可知：猜想合理的同學(xué)是甲同學(xué)。做出上述判斷依據(jù)的物理規(guī)律是法拉第電磁感應(yīng)定律。(2)為了保證實驗安全、有效地進(jìn)行，應(yīng)選用低壓(一般低于12V)交流電源。(3)使用多用電表時，應(yīng)先將選擇開關(guān)置于交流電壓擋，并選用較大(或最大)量程進(jìn)行測試。[答案](1)甲法拉第電磁感應(yīng)定律(2)低壓(一般低于12V)交流(3)交流電壓較大(或最大)2．(1)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗中，實驗室中備有下列可供選擇的器材：A．可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數(shù)的線圈)B．條形磁鐵C．直流電源D．多用電表E．開關(guān)、導(dǎo)線若干上述器材在本實驗中不必用到的是________(填器材前的序號)，本實驗中還需要用到的器材有_____________。(2)做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗時，原線圈接在電源上，用多用電表測量副線圈的電壓，下列操作正確的是()A．原線圈接直流電壓，電表用直流電壓擋B．原線圈接直流電壓，電表用交流電壓擋C．原線圈接12V以下交流電壓，電表用交流電壓擋D．原線圈接220V交流電壓，電表用交流電壓擋[解析](1)變壓器的原理是互感現(xiàn)象，是原線圈磁場的變化引起副線圈感應(yīng)電流的變化，所以不需要外界的磁場，故條形磁鐵B不必用到，如果原線圈中通的是直流電源，則副線圈中不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故直流電源C不必用到，需要用到低壓交流電源；(2)變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，故原線圈接交流電壓，輸出電壓也是交流電壓，故電表用交流電壓擋，綜合(1)可知，應(yīng)選C。[答案](1)BC(2)低壓交流電源C3．在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，某同學(xué)利用“教學(xué)用的可拆變壓器”進(jìn)行探究。關(guān)于實驗操作，下列說法正確的是()A．為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12VB．實驗通電時，可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路C．使用多用電表測電壓時，先用中等量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量A[變壓器是改變電壓，因此為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，所用電壓不超過12V，故A正確；實驗通電時，不能用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路，故B錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最高量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，故C錯誤。故選A。]數(shù)據(jù)處理與誤差分析1．變壓器的原理是互感現(xiàn)象的應(yīng)用，是原線圈磁場的變化引起副線圈感應(yīng)電流的變化，所以不需要外界的磁場；如果原線圈中通的是直流電源，則副線圈中不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生；原線圈接交流電壓，輸出電壓也是交流電壓。2．實際實驗中會存在漏磁現(xiàn)象。[題組訓(xùn)練]1．(1)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗，必須要選用的是________。A．有閉合鐵芯的原、副線圈 B．無鐵芯的原、副線圈C．交流電源 D．直流電源E．多用電表(交流電壓擋) F．多用電表(交流電流擋)(2)用匝數(shù)na＝60匝和nb＝120匝的變壓器，實驗測量數(shù)據(jù)如下表：U1/V1.802.803.804.90U2/V4.006.018.029.98根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是________(填“na”或“nb”)。[解析](1)變壓器的原理是互感現(xiàn)象。是原線圈磁場的變化引起副線圈感應(yīng)電流的變化，如果原線圈連接的是直流電源，則副線圈中不會有感應(yīng)電流產(chǎn)生。題意為探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系，需要測量電壓，所以需要一個測電壓的儀器，所以需要的器材有A有閉合鐵芯的原、副線圈；C交流電源；E多用電表(交流電壓擋)；故選ACE。(2)根據(jù)題意，電壓比與匝數(shù)比不相等，可知該變壓器為非理想變壓器，考慮到變壓器有漏磁鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等影響，判斷出U2為原線圈上電壓大小，則判斷出接電源的是nb。[答案](1)ACE(2)nb2．在探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系實驗中，小李同學(xué)采用了如圖所示的可拆式變壓器(鐵芯不閉合)進(jìn)行研究。(1)實驗還需下列器材中的________。電流表電壓表學(xué)生電源多用電表(2)實驗中，上圖中變壓器的原線圈接“0；8”接線柱，副線圈接線“0；4”接線柱，當(dāng)副線圈所接電表的示數(shù)為5.0V，A．18.0VB．10.0VC．5.0VD．2.5V[解析](1)本實驗中，變壓器的原線圈應(yīng)接在交流電源上，為了知道原、副線圈的電壓比和線圈匝數(shù)比之間的關(guān)系，還需要多用電表，故學(xué)生電源和多用電表兩個器材不能缺少。(2)①理想變壓器原、副線圈電壓和匝數(shù)的關(guān)系為eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)；若變壓器的原線圈接“0；8”接線柱，副線圈接“0；4”接線柱，則原、副線圈匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(8,4)＝2，則原線圈兩端電壓U1＝eq\f(n1,n2)U2＝2×5V＝10V。②本題中可拆變壓器并非理想變壓器，存在漏磁現(xiàn)象，要使副線圈所接電壓表示數(shù)為5V，則原線圈電壓必須大于10V，故選A。[答案](1)學(xué)生電源多用電表(2)A3．在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實驗中，小型可拆變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1＝120匝、n2＝240匝，某實驗小組在原線圈兩端依次加上不同的電壓，用多用電表的交流電壓擋分別測量原、副線圈兩端的電壓，數(shù)據(jù)如表所示：實驗序號原線圈兩端的電壓U1(V)副線圈兩端的電壓U2(V)eq\f(U1,U2)13.98.21∶2.125.911.81∶2.037.815.2(1)實驗小組根據(jù)測得的數(shù)據(jù)在表格中算出U1、U2的比值，還有一組U1、U2的比值沒有算出，把求出的結(jié)果填在表格中。(2)本實驗可得出結(jié)論：變壓器線圈兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系為________(用題目中給出的字母表示)。(3)該變壓器是________變壓器(選填“升壓”或“降壓”)。[解析](1)第三組數(shù)據(jù)為eq\f(U1,U2)＝eq\f(7.8,15.2)≈eq\f(1,1.9)。(2)線圈匝數(shù)之比eq\f(n1,n2)＝eq\f(