实验十五　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 课件 2027届高考物理一轮复习

这是一份实验十五　探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系 课件 2027届高考物理一轮复习，共50页。PPT课件主要包含了实验知识储备，考点1教材原型实验，两个线圈的匝数之比，考点2拓展创新实验，交流10V，随堂达标检测，交流电压，多一些等内容，欢迎下载使用。
课程标准　1.通过实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系,体会控制变量法。 2.会处理实验数据,了解实验误差的来源。
1.实验原理(1)实验电路图(如图所示)(2)实验方法: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)保持变压器原线圈的匝数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挡进行测量。
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)保持变压器副线圈的匝数n2和原线圈两端的电压U1不变,研究原线圈的匝数n1对副线圈电压U2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。
(2026·山东实验中学模拟)在探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系的实验中,学校某实验小组的同学们采用了如图甲、乙、丙所示的可拆式变压器和电路图进行研究。
(1)下列说法正确的是　　　。 A.实验中要通过改变原、副线圈匝数,探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系,需要运用的科学方法是控制变量法B.为了人身安全,实验中只能使用低压直流电源,电压不要超过12 VC.降压变压器的副线圈导线最好比原线圈导线粗一些
(2)在某次实验中,其中一个多用电表读数如图丁所示,此电压表读数为　　　V。 
(3)同学们在实验过程中,记录如表所示的四组实验数据。
①分析表中数据可知,N1应是　　　(选填“原”或“副”)线圈的匝数。 ②进一步分析数据可发现:原、副线圈电压比与匝数比不严格相等,对该现象分析,下列观点正确的是　　　。 A.原、副线圈的电压的频率不相等B.变压器线圈中有电流通过时会发热C.铁芯在交变磁场的作用下会发热D.穿过副线圈的磁通量大于原线圈的磁通量
原、副线圈的电压的频率一定相等,A错误;变压器线圈中有电流通过时会发热,有铜损,导致原、副线圈电压比与匝数比不严格相等,B正确;铁芯在交变磁场的作用下会发热,有铁损,导致原、副线圈电压比与匝数比不严格相等,C正确;由于漏磁,则穿过副线圈的磁通量小于原线圈的磁通量, D错误。
(2026·福建漳州质检)某物理小组欲探究变压器线圈两端电压与匝数的关系,提供的实验器材有:学生电源、可拆变压器、交流电压表、若干导线。图甲为实验原理图,在原线圈A、B两端加上电压,用电压表分别测量原、副线圈两端的电压,测量数据如表:
请回答下列问题。(1)在图乙中,应将A、B分别与　　　(选填“a、b”或“c、d”)连接。 
(2)根据表中数据得出的实验结论:在实验误差允许范围内,变压器原、副线圈的电压之比等于　　　 　　　　。 (3)在实验序号为2的测量中,若把图丙中的可动铁芯取走,副线圈匝数n2=200,则副线圈两端电压　　　。 A.一定小于4.0 V　　　　B.一定等于4.0 VC.一定大于4.0 V
(2026·山东青岛期末)某同学利用自耦变压器探究降压时“变压器线圈两端的电压与匝数关系”的实验,变压器结构图如图甲所示。
请回答下列问题。(1)实验过程中为了安全选用了学生电源供电,连接电路时,应该将学生电源　　　(选填“直流”或“交流”)接线柱和自耦变压器的　　　(选填“A、B”或“C、D”)接线柱相连接。  (2)在测量变压器副线圈上电压时,选用了多用电表进行测量,如果某次实验副线圈上的电压大约为6 V,则图丙所示多用电表挡位选择开关应该旋至哪个位置?　 　 　;正确选挡开始实验,刻度盘指针如图丁所示,读数为　 　　V。  
(3)实验时保持变压器原线圈输入电压不变,调节旋钮P的位置并记录数据,从所得数据发现原、副线圈电压比总是略大于对应匝数比,造成这一误差的原因可能是(说出一条即可) _________________________________________________。  
有漏磁现象;铁芯内有涡流;线圈上有电阻(一条即可)
[解析]　(1)变压器工作需接交变电流,为确保实验安全,实验中要求原线圈匝数大于副线圈匝数,让副线圈上得到较低的电压,故电源连接自耦变压器的A、B接线柱。(2)实验时副线圈上的电压大约为6 V,则题图丙中多用电表挡位选择交流10 V;由题图丁可知,电压挡10 V的量程精度为0.2 V,故示数为6.4 V。(3)主要原因是变压器不是理想变压器,有漏磁现象、铁芯内有涡流发热、导线线圈有电阻发热等能量损耗,使副线圈两端电压偏低。
(2026·上海淞沪模拟)功放内部的变压器一般为环状,简称环牛,如图所示。某同学利用环牛探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数之间的关系(环牛效率极高,可看成理想变压器)。
(4)变压器的铁芯漏磁,会造成副线圈电压实际值比理论值小,故A正确;原线圈所加电压小,不会造成副线圈电压实际值比理论值小,故B错误;变压器的铁芯产生涡流,会造成副线圈电压实际值比理论值小,故C正确。
2.实验室有一个变压器,一侧线圈的标记为200匝,另一侧线圈匝数无标记,小明对它进行了实验探究。他用200 匝的线圈作为原线圈,用匝数未知(记为N)的线圈作为副线圈,如图甲所示,分别测量不同输入电压对应的输出电压,测量结果如表1所示;将原、副线圈互换,如图乙所示,重复上述操作,测量结果如表2所示。实验过程中电源、电压表均正常工作。
解析:若线圈的200匝标识是准确的,200匝的线圈作为原线圈时,原、副线圈电压比为0.5,则匝数N约为400匝,故A错误;按题图甲实验时变压器没有损耗,则原、副线圈匝数比为0.5,按题图乙实验时原、副线圈匝数比约为2.6,理论上原、副线圈电压比为2,但实验上电压比大于2,故题图乙实验时变压器有损耗,故B正确;变压器不改变电流频率,实验时两侧线圈中电流频率均相同,故C错误;若使用直流电源进行以上实验,无法发生电磁感应,副线圈无电流,故D错误。
3.(2026·湖北模拟)某同学探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。(1)正确组装可拆变压器后,如图(a)所示,接入学生电源,选择合适的挡位,应使用多用电表的　　　　 (选填“直流电压”或“交流电压”)挡测量。 
(2)保持原线圈输入的电压一定,改变原、副线圈的匝数,测量副线圈上的电压,数据如表所示。
分析第1、2、3组数据,大致可得出结论:原线圈电压和匝数不变时,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;分析第3、4组数据,大致可得出结论:原线圈电压和副线圈匝数不变时,原线圈匝数越少,副线圈电压越高。 (3)进一步分析实验数据,发现副线圈电压总比理论值小,其原因可能是__________________________________________________________。 
变压器不是理想变压器,有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗
副线圈匝数越多,副线圈电压越高
(4)该同学找到了一只标有“220 V　9 V”的变压器,其上有a、b、c、d四个引出线头,且a、b引线比c、d引线粗,如图(b)所示。使用时,应该把引线　　　(选填“a、b”或“c、d”)接交流“220 V”。 
解析:(1)变压器原、副线圈上都是交流电,则应使用多用电表的交流电压挡测量。(2)分析第1、2、3组数据,大致可得出结论:原线圈电压和匝数不变时,副线圈匝数越多,副线圈电压越高。(3)进一步分析实验数据,发现副线圈电压总比理论值小,其原因可能是变压器不是理想变压器,有漏磁、铁芯发热、导线发热等能量损耗。(4)因电压越低,则电流越大,导线越粗,可知应该把引线c、d接交流“220 V”。
4.一个教学用的简易变压器,两线圈的匝数未知,某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数。(1)为完成该实验,除了选用交流电压表、导线外,还需要选用低压_______(选填“直流”或“交流”)电源。 
(2)该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C,然后将简易变压器的A、B两线圈依次接电源,用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压,记录在下面的表格中,则线圈A的匝数为　　　匝,线圈B的匝数为　　　匝。 
(3)为减小线圈匝数的测量误差,你认为绕制线圈C的匝数应该_________(选填“多一些”或“少一些”)更好。 
5.(2025·山东卷)某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点,设计了如下实验。所用实验器材如下:学生电源;可调变压器T1、T2;电阻箱R;灯泡L(额定电压为6 V);交流电流表A1、A2、A3,交流电压表V1、V2;开关S1、S2,导线若干。
部分实验步骤如下:(1)模拟低压输电。按图甲连接电路,选择学生电源交流挡,使输出电压为12 V,闭合S1,调节电阻箱阻值,使V1示数为6.00 V,此时A1(量程为250 mA)示数如图乙所示,为　　　mA,学生电源的输出功率为　　　W。 
(2)模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变,按图丙连接电路后闭合S2。调节T1、T2,使V2示数为6.00 V,此时A2示数为20 mA,则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的　　　倍。 (3)A3示数为125 mA,高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了　　　W。