物理觀念
1.知道變壓器的構(gòu)造。
科學思維
1.理解互感現(xiàn)象,理解變壓器的工作原理。
2.理解理想變壓器原、副線圈中電壓比及電流比與匝數(shù)比的關(guān)系,能應(yīng)用這些關(guān)系來解決基本問題。
科學探究
1.通過實驗探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。
一、實驗?zāi)康?br>探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系。
二、實驗方案
交變電流通過原線圈時在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場,副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,其兩端有輸出電壓。線圈匝數(shù)不同時,輸出電壓不同,實驗通過改變原、副線圈匝數(shù),探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系。
三、實驗思路
交變電流通過原線圈時在鐵芯中產(chǎn)生變化的磁場，副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其兩端有輸出電壓．線圈匝數(shù)不同時輸出電壓不同，實驗通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系．
四、實驗器材
多用電表、可拆變壓器、學生電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干(如圖1所示)
圖1
五、物理量的測量
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．實物接線如圖2所示．
圖2
表格一 U1＝5 V，n1＝400匝
(1)選擇n1＝400匝，用導(dǎo)線將變壓器原線圈接在學生電源的交流輸出接線柱上．
(2)將選擇開關(guān)調(diào)至使原線圈兩端電壓為5 V，如圖甲所示．
(3)將多用電表與副線圈n2＝200匝的接線柱相連接，如圖乙所示．讀出副線圈兩端的電壓U2.
(4)將n2、U2、n1、U1記錄在表格一中．
(5)保持n1＝400匝，U1＝5 V不變．將多用電表與副線圈n2＝800匝的接線柱相連接，如圖丙所示，重復(fù)上述實驗，將結(jié)果記錄到表格一中．
(6)保持n1＝400匝，U1＝5 V不變．將多用電表與副線圈n2＝1 400匝的接線柱相連接，如圖丁所示，重復(fù)上述實驗，將結(jié)果記錄到表格一中．
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)n1對副線圈電壓U2的影響．
表格二 U1＝5 V，n2＝400匝
(1)將1中的原線圈作為副線圈，副線圈作為原線圈．
(2)選擇n2＝400匝，用導(dǎo)線將變壓器原線圈接在學生電源的交流輸出接線柱上．
(3)將選擇開關(guān)撥至5 V擋．
(4)將多用電表與副線圈n2＝400匝的接線柱相連接，讀出副線圈兩端的電壓U2.
(5)將n2、U2、n1、U1記錄在表格二中．
(6)保持n2＝400匝，U1＝5 V不變，將連接電源的兩根導(dǎo)線先后與原線圈n1＝800匝和n1＝1 400匝的接線柱相連接，重復(fù)上述實驗，將結(jié)果記錄到表格二中．
(7)拆除實驗線路，整理好實驗器材．
五、數(shù)據(jù)分析與結(jié)論
分析表格一和表格二中記錄的數(shù)據(jù)，可得以下結(jié)論：
1．當原線圈電壓、原線圈匝數(shù)不變時，副線圈電壓與副線圈匝數(shù)成正比．當原線圈電壓、副線圈匝數(shù)不變時，副線圈電壓與原線圈匝數(shù)成反比．
2．原、副線圈的電壓之比eq \f(U1,U2)等于匝數(shù)之比eq \f(n1,n2).
六、注意事項
1．為了人身安全，只能使用低壓交流電源，所用電壓不要超過12 V，即使這樣，通電時也不要用手接觸裸露的導(dǎo)線、接線柱．
2．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，大致確定電壓后再選擇適當?shù)膿跷贿M行測量．
一、實驗原理與操作
例1 (多選)如圖3所示，在用可拆變壓器“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”實驗中，下列說法正確的是( )
圖3
A．用可拆變壓器，能方便地從不同接線柱上選取不同匝數(shù)的線圈
B．測量原、副線圈的電壓，可用“測定電池的電動勢和內(nèi)阻”實驗中的直流電壓表
C．原線圈接0、8接線柱，副線圈接0、4接線柱時，副線圈電壓大于原線圈電壓
D．為便于探究，先保持原線圈匝數(shù)和電壓不變，改變副線圈的匝數(shù)，研究其對副線圈電壓的影響
針對訓(xùn)練1 為完成探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(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(交變電流擋)
用na=60匝和nb=120匝的變壓器進行實驗,測量數(shù)據(jù)如下表,
根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是 (選填“na”或“nb”)。
二、探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系
例2 （2023春?如皋市校級月考）利用如圖所示的可拆變壓器可以探究變壓器原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系，下列說法中正確的是（ ）
A．為了保證人身安全，可以用4～6節(jié)干電池作為電源
B．使用電壓表測電壓時，要先用最小量程擋試測
C．變壓器工作時通過鐵芯導(dǎo)電把電能由原線圈輸送到副線圈
D．由于漏磁，實際測得變壓器原、副線圈的電壓比會比原、副線圈的匝數(shù)比略大
例3 （2023春?青島期中）在實驗室中探究變壓器線圈兩端的電壓和匝數(shù)的關(guān)系時，同學們發(fā)現(xiàn)了以下幾個問題，并展開了討論。
（1）觀察變壓器的鐵芯，發(fā)現(xiàn)它的結(jié)構(gòu)和材料是 ；
A．整塊硅鋼鐵芯 B．整塊不銹鋼鐵芯 C．絕緣的硅鋼片疊成
（2）觀察原副線圈的導(dǎo)線，發(fā)現(xiàn)粗細不同，導(dǎo)線粗的線圈匝數(shù) （填“多”或“少”）；
（3）本實驗要通過改變原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關(guān)系，實驗中需要運用的科學方法是 ；
A．控制變量法 B．等效替代法 C．整體隔離法
（4）實驗中將電源接在原線圈兩個接線柱之間，調(diào)整原副線圈的匝數(shù)之比為2：3，用電壓表測得副線圈的兩個接線柱之間的電壓為3.0V，則原線圈的輸入電壓可能為 ；
A．1.8V B．2.0V C．2.2V
1.(實驗原理)如圖所示是探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系的實驗示意圖,a線圈接交流電源,b線圈接交流電壓表,在實驗過程中( )
A.只增加b線圈的匝數(shù),電壓表的示數(shù)一定增大
B.只增加a線圈的匝數(shù),電壓表的示數(shù)一定增大
C.同時增加a、b兩線圈的匝數(shù),電壓表的示數(shù)一定增大
D.只改變a線圈兩端的電壓,電壓表的示數(shù)不變
2.(實驗數(shù)據(jù)分析與結(jié)論)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?，F(xiàn)有一個理想變壓器、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)甲同學的猜想是U1∶U2=n1∶n2,乙同學的猜想是U1∶U2=n2∶n1。你認為猜想合理的同學是 ,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、有效地進行,應(yīng)選用 電源。
(3)在實驗時,若采用多用電表進行測量,應(yīng)先將選擇開關(guān)置于 擋,并選用 量程進行試測,大致確定被測數(shù)據(jù)后,再選用適當?shù)牧砍踢M行測量。
3.(實驗器材與數(shù)據(jù)分析)在探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系的實驗中:
(1)除變壓器外,實驗時需要的儀器為圖中的 填選項字母)。
(2)一次實驗中,變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為400匝和200匝,測得的電壓分別為8.00 V和3.80 V,發(fā)現(xiàn)電壓比與匝數(shù)比并不相等,主要原因是 (至少寫出兩點)。
4.(實驗原理與步驟)一個教學用的簡易變壓器,兩線圈的匝數(shù)未知,某同學想用所學變壓器的知識測定兩線圈的匝數(shù)。
(1)為完成該實驗,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)該同學在變壓器鐵芯上繞10匝絕緣金屬導(dǎo)線圈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 ,線圈B的匝數(shù)為 。
實驗次數(shù)
1
2
3
n2/匝
U2/V
實驗次數(shù)
1
2
3
n1/匝
U2/V
Ua/V
1.80
2.80
3.80
4.90
Ub/V
4.00
6.01
8.02
9.98
線圈A電壓
線圈B電壓
線圈C電壓
8.0 V
3.8 V
0.2 V

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