2020版高考物理一轮复习第10章交变电流实验13探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系学案

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1、2020版高考物理一轮复习第10章交变电流实验13探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系学案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

2、量程进行测量。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:n1n2n3n41235.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,数学表达式为:=。注意事项1.在改变学生电源电压、线

3、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12V,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】 (xx·4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na=60匝和nb=120匝的变压器,实验测量数据如下表:Ua/V1.802.8

4、03.804.90Ub/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原、副线圈,因此正确答案为A、C、E;由于有漏磁,所

5、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 A1.(xx·10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2A.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“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

6、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 AD2.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:①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上;②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;③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;④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所示,在实验中,两线圈的匝数n1=1600,n2=400,当将n

7、1做原线圈时,U1=16V,副线圈两端电压U2=4V;原线圈与副线圈对调后,当U1′=8V时,U2′=32V,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=1600,n2=400,当将n1做原线圈时,U1=1

8、6V,副线

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