實(shí)驗(yàn)十六探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系第十二章交變電流1.通過實(shí)驗(yàn)探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，體會(huì)控制變量法。2.會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，了解實(shí)驗(yàn)誤差的來源。學(xué)習(xí)目標(biāo)目

錄CONTENTS夯實(shí)必備知識(shí)01研透核心考點(diǎn)02提升素養(yǎng)能力03夯實(shí)必備知識(shí)1原理與器材實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)1.實(shí)驗(yàn)原理(1)實(shí)驗(yàn)電路圖(如圖所示):(2)實(shí)驗(yàn)方法采用控制變量法①n1、U1一定，研究n2和U2的關(guān)系。②n2、U1一定，研究n1和U2的關(guān)系。2.實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生電源(低壓交流電源，小于12

V)1個(gè)、可拆變壓器1個(gè)、多用電表1個(gè)、導(dǎo)線若干。1.保持原線圈的匝數(shù)n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數(shù)n2，研究n2對(duì)副線圈電壓U2的影響。(1)估計(jì)被測(cè)電壓的大致范圍，選擇多用電表交流電壓擋適當(dāng)量程，若不知道被測(cè)電壓的大致范圍，則應(yīng)選擇交流電壓擋的最大量程進(jìn)行測(cè)量。(2)組裝可拆變壓器:把兩個(gè)線圈穿在鐵芯上，閉合鐵芯，用交流電壓擋測(cè)量輸入、輸出電壓。2.保持副線圈的匝數(shù)n2和原線圈兩端的電壓U1不變，研究原線圈的匝數(shù)對(duì)副線圈電壓的影響，重復(fù)(1)中步驟。1.在改變學(xué)生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開電源開關(guān)，再進(jìn)行操作。2.為了人身安全，學(xué)生電源的電壓不能超過12

V，通電時(shí)不能用手接觸裸露的導(dǎo)線和接線柱。3.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)，大致確定被測(cè)電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析變壓器原、副線圈兩端電壓U1、U2之比與原、副線圈的匝數(shù)n1、n2之比的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)論:原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比。研透核心考點(diǎn)2例1

在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，利用如圖甲所示的可拆變壓器能方便地改變?cè)?、副線圈的匝數(shù)比。(1)變壓器的工作原理是

(選填“互感”或“自感”)現(xiàn)象，理想變壓器原、副線圈兩端的電壓之比與原、副線圈的匝數(shù)之比

。

解析

變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，理想變壓器原、副線圈兩端的電壓之比與其匝數(shù)之比相等。答案互感相等(2)為實(shí)現(xiàn)探究目的，保持原線圈輸入的電壓一定，通過改變?cè)?、副線圈匝數(shù)，測(cè)量副線圈上的電壓，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，這個(gè)探究過程采用的科學(xué)探究方法是

。

A.控制變量法

B.等效替代法C.演繹法

D.理想實(shí)驗(yàn)法解析

該探究實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)探究方法是控制變量法，故選A。答案

A(3)在某次實(shí)驗(yàn)中，一同學(xué)分別測(cè)出相應(yīng)的原、副線圈兩端電壓值。由于交變電流電壓是變化的，所以實(shí)際上測(cè)量的是電壓的

(選填“有效”“平均”或“最大”)值，其中一次多用電表讀數(shù)如圖乙所示，此時(shí)電表讀數(shù)為

V。

解析

對(duì)于交變電流，電壓表測(cè)量的是有效值，根據(jù)題圖乙中所示，選用的是交流電壓10

V擋，最小分度值是0.2

V，因此電表讀數(shù)為7.4

V。答案有效7.4

(4)在實(shí)驗(yàn)過程中，為了確保實(shí)驗(yàn)的安全，下列做法正確的是

。

A.為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12VB.連接好電路后，可不檢查電路是否正確，直接接通電源C.因?yàn)槭褂秒妷狠^低，通電時(shí)可用手直接接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱D.為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測(cè)量電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)解析

變壓器使用的是交流電壓，為了人身安全，原線圈兩端只能使用低壓交流電源，故A錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)通電時(shí)，不可用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱等，連接好電路后，要檢查電路是否連接正確，再接通電源，故B、C錯(cuò)誤;使用多用電表測(cè)量電壓時(shí)，先用最大量程擋試測(cè)，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測(cè)量，故D正確。答案

D

(5)該同學(xué)在完成實(shí)驗(yàn)后，挑選了幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如下表所示，表中n1、n2分別為原、副線圈的匝數(shù)，U1、U2分別為原、副線圈兩端的電壓，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得出的結(jié)論是

。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)n1/匝n2/匝U1/VU2/V11

40040012.03.42290030012.03.96320010012.05.92

(6)該同學(xué)在分析數(shù)據(jù)時(shí)發(fā)現(xiàn)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)沒有嚴(yán)格遵從這樣的規(guī)律，下列原因可能正確的是

。

A.在交變電流產(chǎn)生的過程中，副線圈中電流的頻率比原線圈中電流的頻率低B.變壓器線圈中有電流通過時(shí)會(huì)發(fā)熱C.鐵芯在交變磁場的作用下會(huì)發(fā)熱D.原線圈中電流產(chǎn)生的磁場能在向副線圈轉(zhuǎn)移過程中有損失解析

變壓器并非理想變壓器，能量損失主要來源于三個(gè)方面，分別是繞制線圈的導(dǎo)線發(fā)熱損耗、鐵芯中的渦流發(fā)熱損耗、鐵芯對(duì)磁場的約束不嚴(yán)密損耗，B、C、D正確;變壓器不改變電流的頻率，A錯(cuò)誤。答案

BCD例2

某同學(xué)利用自耦變壓器探究降壓時(shí)“變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，變壓器結(jié)構(gòu)圖如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)實(shí)驗(yàn)過程中為了安全選用了學(xué)生電源供電，連接電路時(shí)，應(yīng)該將學(xué)生電源

(選填“直流”或“交流”)接線柱和自耦變壓器的

(選填“A、B”或“C、D”)接線柱相連接。

解析

變壓器工作需接交變電流，為確保實(shí)驗(yàn)安全，實(shí)驗(yàn)中要求原線圈匝數(shù)大于副線圈匝數(shù)，讓副線圈上得到較低的電壓，故電源連接自耦變壓器的A、B接線柱。答案交流A、B

(2)在測(cè)量變壓器副線圈上電壓時(shí)，選用了多用電表進(jìn)行測(cè)量，如果某次實(shí)驗(yàn)副線圈上的電壓大約為6V，則多用電表擋位選擇開關(guān)應(yīng)該旋至哪個(gè)位置?

;正確選擋開始實(shí)驗(yàn)，刻度盤指針如圖，讀數(shù)為

V。

解析

實(shí)驗(yàn)時(shí)副線圈上的電壓大約為6

V，則多用電表擋位選擇交流10

V;由圖可知，電壓擋10

V的量程精度為0.2

V，故示數(shù)為6.4

V。答案交流10V

6.4

(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)保持變壓器原線圈輸入電壓不變，調(diào)節(jié)旋鈕P的位置并記錄數(shù)據(jù)，從所得數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)原、副線圈電壓比總是略大于對(duì)應(yīng)匝數(shù)比，造成這一誤差的原因可能是(說出一條即可)

。

解析

主要原因是變壓器不是理想變壓器，有漏磁現(xiàn)象、鐵芯內(nèi)有渦流發(fā)熱、導(dǎo)線線圈有電阻發(fā)熱等能量損耗，使副線圈兩端電壓偏低。答案有漏磁現(xiàn)象;鐵芯內(nèi)有渦流;線圈上有電阻跟蹤訓(xùn)練

在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中: (1)下列儀器中不必用到的是

。

(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，原線圈接在電源上，用多用電表測(cè)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.原線圈接交流電壓，電表用交流電壓擋D.原線圈接交流電壓，電表用直流電壓擋(3)若某次實(shí)驗(yàn)中用匝數(shù)n1＝400匝和n2＝800匝的變壓器，測(cè)得的電壓分別為U1＝3.6V和U2＝8.2V，據(jù)此可知

(選填“n1”或“n2”)是原線圈，電壓比與匝數(shù)比不相等，可能的原因是

。

(4)某同學(xué)在完成上述實(shí)驗(yàn)后，采用如圖所示的電路測(cè)量變壓器原線圈的電阻(阻值較小)，為保證電路中各元件安全，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，首先應(yīng)斷開

。

A.導(dǎo)線A

B.導(dǎo)線BC.開關(guān)C

D.導(dǎo)線D答案

(1)AB

(2)C

(3)n2漏磁、鐵芯發(fā)熱、導(dǎo)線發(fā)熱等(4)A解析

(1)“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，需要學(xué)生電源提供低壓交流電，同時(shí)還需要交流電壓表來測(cè)量電壓及可拆變壓器和導(dǎo)線，結(jié)合題目給定的器材，圖A是干電池;B是條形磁體;C是學(xué)生電源，提供低壓交流電;D是多用電表，用來測(cè)量交變電流和電壓，結(jié)合器材需求可知，不必用到的是A、B。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，原線圈應(yīng)接交流電壓，副線圈接電壓表，應(yīng)接入交流電壓擋，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。

提升素養(yǎng)能力3A1.(2025·湖北武漢模擬)如圖所示為可拆變壓器，原線圈與學(xué)生電源相連，副線圈與小燈泡相連，原、副線圈接入匝數(shù)分別為100匝和200匝，學(xué)生電源置于交流電壓“6V”時(shí)，小燈泡正常發(fā)光。下列說法正確的是(

)A.小燈泡的額定電壓可能小于12VB.減小接入副線圈的匝數(shù)，原線圈的電流會(huì)增大C.將可拆變壓器的橫條鐵芯取下，小燈泡也能正常發(fā)光D.若原線圈接入恒定電壓“6V”時(shí)，小燈泡也能正常發(fā)光解析

2.某同學(xué)用如圖所示的變壓器做“探究變壓器兩端電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn):(1)如圖所示，變壓器右邊原線圈“0”和“1”接線柱所接的電源應(yīng)是

(選填“甲”或“乙”)。

(2)右邊“0”和“1”接線柱接電源的同時(shí)，左邊接線柱依次接“0”和“2”、“0”和“8”、“0”和“16”，測(cè)得如下數(shù)據(jù):線圈原線圈副線圈接線柱接“0”和“1”接“0”和“2”接“0”和“8”接“0”和“16”電壓/V5.611.045.092.5上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是

。

A.等效法

B.控制變量法C.轉(zhuǎn)換法

D.類比法答案

(1)乙(2)B解析

(1)變壓器正常工作時(shí)，原線圈應(yīng)接交流電源，因此變壓器右邊原線圈“0”和“1”接線柱所接的電源應(yīng)是交流電源乙。(2)探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系中采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法。故選B。3.一個(gè)教學(xué)用的簡易變壓器，兩線圈的匝數(shù)未知，某同學(xué)想用所學(xué)變壓器的知識(shí)測(cè)定兩線圈的匝數(shù)。 (1)為完成該實(shí)驗(yàn)，除了選用電壓表、導(dǎo)線外，還需要選用低壓

(選填“直流”或“交流”)電源。

(2)該同學(xué)在變壓器鐵芯上繞10匝絕緣金屬導(dǎo)線C，然后將簡易變壓器的A、B兩線圈依次接電源，用電壓表分別測(cè)出線圈A、線圈B及線圈C兩端的電壓，記錄在下面的表格中，則線圈A的匝數(shù)為

匝，線圈B的匝數(shù)為

匝。

A線圈電壓B線圈電壓C線圈電壓8.0

V3.8

V0.2

V

4.(2025·福建廈門質(zhì)檢)小強(qiáng)同學(xué)在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中使用的可拆式變壓器如圖甲所示，圖中各接線柱對(duì)應(yīng)的數(shù)字表示倍率為“×100”的匝數(shù)。(1)除圖甲中的器材外，下列器材中還需要的是

(選填儀器前的字母)。

(2)變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)和材料是

。

A.整塊不銹鋼鐵芯B.整塊硅鋼鐵芯C.絕緣的硅鋼片疊成(3)如圖乙所示，操作過程中橫鐵芯沒有與豎直鐵芯對(duì)齊，原線圈輸入電壓為U1＝4V，匝數(shù)為n1＝200匝，改變副線