高考物理一轮复习讲义第13章第2课时　变压器　远距离输电　实验十五 探究变压器原 副线圈电压与匝数的关系（教师版）.doc

第2课时变压器远距离输电

实验十五：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

目标要求1.会用实验探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系，体会控制变量法，了解实验误差的产生原因。2.知道变压器的工作原理，掌握变压器的特点，并能分析、解决实际问题。3.掌握理想变压器的动态分析方法。4.理解远距离输电的原理并会计算线路损失的电压和功率。

考点一实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系

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12V)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，研究原线圈的匝数对副线圈电压的影响。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12V，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。

例1(2023·北京市房山区二模)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，如图所示为所用实验器材：可拆变压器、学生电源、数字多用电表。

(1)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是__________。

A．控制变量法

B．等效代替法

C．整体隔离法

(2)为了减少涡流的影响，铁芯应该选择________。

A．整块硅钢铁芯

B．整块不锈钢铁芯

C．绝缘的硅钢片叠成

D．绝缘的铜片叠成

(3)关于本实验，下列做法正确的是________。

A．为了保证人身安全，只能使用低压交流电源，原线圈所接电压不超过12V

B．为了保证人身安全，变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱

C．变压器正常工作后，通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈

D．使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量

(4)现将数字多用电表的选择开关旋至最合适的挡位后，分别测量原线圈匝数为n1时的输入电压U1和副线圈匝数为n2时的输出电压U2，数据如表所示。

原线圈匝数n1(匝)

副线圈匝数n2(匝)

输入电压U1(V)

输出电压U2(V)

100

200

4.32

8.27

100

800

4.32

33.90

400

800

4.33

8.26

400

1600

4.33

16.52

①在误差允许范围内，表中数据基本符合__________规律。

②进一步分析数据，发现输出电压比理论值偏小，请分析原因__________________________。

答案(1)A(2)C(3)ABD(4)①变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比②有漏磁、铁芯发热、导线发热等

解析(1)本实验要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，实验中需要运用的科学方法是控制变量法，故选A。

(2)变压器铁芯的材料要选择磁性材料，为减小涡流影响，选择用绝缘的硅钢片叠成的铁芯，故C正确，A、B、D错误。

(3)变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压不超过12V，A正确；为了保证人身安全，变压器通电后不要用手接触裸露的导线或接线柱，B正确；变压器开始正常工作后，通过电磁感应将电能从原线圈传递到副线圈，C错误；使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，D正确。

(4)①根据表中数据，在误差允许的范围内基本符合变压器原、副线圈的电压之比等于匝数之比，即有eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)；

②由于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，因此变压器输出电压比理论值偏小。

考点二理想变压器及应用

1．构造和原理

(1)构造：如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。

(2)原理：电磁感应的互感现象。

2．基本关系式

功率关系

原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，P入＝P出，