实验十六探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
学习目标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。
原理与器材
实验操作
注意事项
1.实验原理
(1)实验电路图(如图所示):
(2)实验方法采用控制变量法
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。
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。
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。
实验数据:由实验数据分析变压器原、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。
实验结论:原、副线圈的电压之比等于原、副线圈的匝数之比。
例1在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中,利用如图甲所示的可拆变压器能方便地改变原、副线圈的匝数比。
(1)变压器的工作原理是(选填“互感”或“自感”)现象,理想变压器原、副线圈两端的电压之比与原、副线圈的匝数之比。?
(2)为实现探究目的,保持原线圈输入的电压一定,通过改变原、副线圈匝数,测量副线圈上的电压,并记录相关数据,这个探究过程采用的科学探究方法是。?
A.控制变量法 B.等效替代法
C.演绎法 D.理想实验法
(3)在某次实验中,一同学分别测出相应的原、副线圈两端电压值。由于交变电流电压是变化的,所以实际上测量的是电压的(选填“有效”“平均”或“最大”)值,其中一次多用电表读数如图乙所示,此时电表读数为V。?
(4)在实验过程中,为了确保实验的安全,下列做法正确的是。?
A.为了人身安全,只能使用低压直流电源,所用电压不要超过12V
B.连接好电路后,可不检查电路是否正确,直接接通电源
C.因为使用电压较低,通电时可用手直接接触裸露的导线、接线柱
D.为了多用电表的安全,使用交流电压挡测量电压时,先用最大量程挡试测
(5)该同学在完成实验后,挑选了几组数据进行分析,如下表所示,表中n1、n2分别为原、副线圈的匝数,U1、U2分别为原、副线圈两端的电压,对实验数据进行分析,可以得出的结论是?
。?
实验次数
n1/匝
n2/匝
U1/V
U2/V
1
1400
400
12.0
3.42
2
900
300
12.0
3.96
3
200
100
12.0
5.92
(6)该同学在分析数据时发现上述实验数据没有严格遵从这样的规律,下列原因可能正确的是。?
A.在交变电流产生的过程中,副线圈中电流的频率比原线圈中电流的频率低
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.原线圈中电流产生的磁场能在向副线圈转移过程中有损失
例2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,变压器结构图如图所示。
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6V,则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,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)?
。?
跟踪训练
在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中:
(1)下列仪器中不必用到的是。?
(2)实验时,原线圈接在电源上,用多用电表测量副线圈的电压,下列操作正确的是。?
A.原线圈接直流电压,电表用直流电压挡
B.原线圈接直流电压,电表用交流电压挡
C.原线圈接交流电压,电表用交流电压挡
D.原