實驗十六探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實驗探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，體會控制變量法。2.會處理實驗數(shù)據(jù)，了解實驗誤差的來源。原理與器材實驗操作注意事項1.實驗原理(1)實驗電路圖(如圖所示):(2)實驗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.實驗器材學(xué)生電源(低壓交流電源，小于12V)1個、可拆變壓器1個、多用電表1個、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對副線圈電壓U2的影響。(1)估計被測電壓的大致范圍，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)行測量。(2)組裝可拆變壓器:把兩個線圈穿在鐵芯上，閉合鐵芯，用交流電壓擋測量輸入、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12V，通電時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，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量。實驗數(shù)據(jù):由實驗數(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。實驗結(jié)論:原、副線圈的電壓之比等于原、副線圈的匝數(shù)之比。例1在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，利用如圖甲所示的可拆變壓器能方便地改變原、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。

(2)為實現(xiàn)探究目的，保持原線圈輸入的電壓一定，通過改變原、副線圈匝數(shù)，測量副線圈上的電壓，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，這個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.理想實驗法(3)在某次實驗中，一同學(xué)分別測出相應(yīng)的原、副線圈兩端電壓值。由于交變電流電壓是變化的，所以實際上測量的是電壓的(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，此時電表讀數(shù)為V。

(4)在實驗過程中，為了確保實驗的安全，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.因為使用電壓較低，通電時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，使用交流電壓擋測量電壓時，先用最大量程擋試測(5)該同學(xué)在完成實驗后，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，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得出的結(jié)論是

。

實驗次數(shù)n1/匝n2/匝U1/VU2/V1140040012.03.42290030012.03.96320010012.05.92(6)該同學(xué)在分析數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)上述實驗數(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會發(fā)熱C.鐵芯在交變磁場的作用下會發(fā)熱D.原線圈中電流產(chǎn)生的磁場能在向副線圈轉(zhuǎn)移過程中有損失答案(1)互感相等(2)A(3)有效7.4(4)D(5)在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈兩端的電壓之比與匝數(shù)之比相等，即U1U解析(1)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。(2)該探究實驗采用的科學(xué)探究方法是控制變量法，故選A。(3)對于交變電流，電壓表測量的是有效值，根據(jù)題圖乙中所示，選用的是交流電壓10V擋，最小分度值是0.2V，因此電表讀數(shù)為7.4V。(4)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錯誤;實驗通電時，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錯誤;使用多用電表測量電壓時，先用最大量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M(jìn)行測量，故D正確。(5)通過分析題表中數(shù)據(jù)可得，在誤差允許的范圍內(nèi)，原、副線圈兩端的電壓之比與匝數(shù)之比相等，即U1(6)變壓器并非理想變壓器，能量損失主要來源于三個方面，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錯誤。例2某同學(xué)利用自耦變壓器探究降壓時“變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)關(guān)系”的實驗，變壓器結(jié)構(gòu)圖如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)實驗過程中為了安全選用了學(xué)生電源供電，連接電路時，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。

(2)在測量變壓器副線圈上電壓時，選用了多用電表進(jìn)行測量，如果某次實驗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)該旋至哪個位置?;正確選擋開始實驗，刻度盤指針如圖，讀數(shù)為V。

(3)實驗時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應(yīng)匝數(shù)比，造成這一誤差的原因可能是(說出一條即可)

。

答案(1)交流A、B(2)交流10V6.4(3)有漏磁現(xiàn)象;鐵芯內(nèi)有渦流;線圈上有電阻解析(1)變壓器工作需接交變電流，為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數(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。(2)實驗時副線圈上的電壓大約為6V，則多用電表擋位選擇交流10V;由圖可知，電壓擋10V的量程精度為0.2V，故示數(shù)為6.4V。(3)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。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”的實驗中:(1)下列儀器中不必用到的是。

(2)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)若某次實驗中用匝數(shù)n1＝400匝和n2＝800匝的變壓器，測得的電壓分別為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)在完成上述實驗后，采用如圖所示的電路測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，實驗結(jié)束時，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”實驗中，需要學(xué)生電源提供低壓交流電，同時還需要交流電壓表來測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)實驗原理可知，原線圈應(yīng)接交