《(浙江選考)2020版高考物理一輪復習 第10章 交變電流 實驗13 探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系學案》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《(浙江選考)2020版高考物理一輪復習 第10章 交變電流 實驗13 探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系學案(4頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、實驗13 探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系
實驗原理
原線圈通過電流時,鐵芯中產生磁場,由于交變電流的大小和方向都在不斷變化,鐵芯中的磁場也在不斷的變化,變化的磁場在副線圈中產生感應電動勢,副線圈中就存在輸出電壓。本實驗通過改變原、副線圈匝數(shù),探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關系。
實驗器材
兩只多用電表(或兩只交直流數(shù)字電壓表)、學生電源(低壓交流電源)、開關、可拆變壓器、導線若干。
實驗過程
1.多用電表交流電壓擋量程選擇及讀數(shù):要先估計被測電壓的大致范圍,再選擇恰當?shù)牧砍?,若不知道被測電壓的大致范圍,則應選擇交流電的最大量程進行測量。
2.可拆變壓器的組裝:把兩個
2、線圈穿在鐵芯上,閉合鐵芯。
3.設計實驗數(shù)據(jù)記錄表:
n1
n2
n3
n4
1
2
3
4.輸入、輸出端電壓的測量:用交流電壓表測量輸入、輸出電壓。
5.改變輸入端電壓,重新測量輸入、輸出端電壓:改變輸入電壓,輸出電壓也隨之改變,但是兩者的比值不變。
6.對調原、副線圈,重新測量輸入、輸出端電壓:對調原、副線圈后,輸出端電壓發(fā)生變化,兩者的比值為對調前的倒數(shù)。
7.改變線圈匝數(shù),重新測量輸入、輸出端電壓:改變線圈匝數(shù)后,輸出電壓隨之變化,輸入、輸出電壓的比值也隨之變化。
8.實驗結果分析及結論得出:在誤差允許的范圍
3、內,變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)成正比,數(shù)學表達式為:=。
注意事項
1.在改變學生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關,再進行操作。
2.為了人身安全學生電源的電壓不能超過12 V,不能用手接觸裸露的導線和接線柱。
3.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,大致確定被測電壓后再選用適當?shù)牧砍踢M行測量。
【例】 (2017·4月浙江選考)(1)為完成“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”的實驗,必須要選用的是______(多選)。
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);
4、
F.多用電表(交流電流擋)。
用匝數(shù)na=60匝和nb=120匝的變壓器,實驗測量數(shù)據(jù)如下表:
Ua/V
1.80
2.80
3.80
4.90
Ub/V
4.00
6.01
8.02
9.98
根據(jù)測量數(shù)據(jù)可判斷連接電源的線圈是________(填na或nb)。
(2)用如圖1所示的裝置做“探究感應電流方向的規(guī)律”實驗,磁體從靠近線圈的上方靜止下落。當磁體運動到如圖所示的位置時,流過線圈的感應電流方向從________(填“a到b”或“b到a”)。在磁體穿過整個線圈的過程中,傳感器顯示的電流i隨時間t的圖象應該是________。
圖1
解析 (1)為
5、了完成變壓器的實驗探究,需要使用交流電源、多用電表(交流電壓擋)。為了讓變壓效果明顯需要含有閉合鐵芯的原、副線圈,因此正確答案為A、C、E;
由于有漏磁,所以副線圈測量電壓應該小于理論變壓值,即nb為輸入端,na為輸出端。
(2)根據(jù)楞次定律可知,進入電流方向與離開時電流方向相反,選項C錯誤;由于離開時速度比進入速度快,即切割磁感線的感應電流要大,選項A正確,B、D錯誤。
答案 (1)ACE nb (2)b到a A
1.(2016·10月浙江選考)如圖2所示,在用可拆變壓器“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”的實驗中,下列說法正確的是________(填字母)。
圖2
6、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,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
答案 AD
2.在“探究變壓器兩個線圈的電壓關系”的實驗中,操作步驟如下:
①將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上;
②閉合電源開關、用多用電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓;
③將匝數(shù)較多的一組線圈接到學生電源的交流電源輸出端上,另一個作為副線圈,接上小燈泡;
④將原線圈
7、與副線圈對調,重復以上步驟。
(1)以上操作的合理順序是______(只填步驟前數(shù)字序號);
(2)如圖3所示,在實驗中,兩線圈的匝數(shù)n1=1 600,n2=400,當將n1做原線圈時,U1=16 V,副線圈兩端電壓U2=4 V;原線圈與副線圈對調后,當U1′=8 V時,U2′=32 V,那么可初步確定,變壓器兩個線圈的電壓U1、U2與線圈匝數(shù)n1、n2的關系是________。
圖3
解析 (1)在“探究變壓器兩個線圈的電壓關系”的實驗中,首先將兩個線圈套到可拆變壓器的鐵芯上;再將匝數(shù)較多的一組線圈接到學生電源的交流電源輸出端上,另一個作為副線圈,接上小燈泡;閉合電源開關、用多用
8、電表的交流電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓;最后將原線圈與副線圈對調,重復以上步驟;
(2)兩線圈的匝數(shù)n1=1 600,n2=400,當將n1做原線圈時,U1=16 V,副線圈兩端電壓U2=4 V;當原線圈與副線圈對調后,U1′=8 V時,U2′=32 V,此時U2′為原線圈的電壓,而U1′為副線圈的電壓;由上數(shù)據(jù)可得:=。
答案 (1)①③②④ (2)=
3.某同學選用匝數(shù)可調的可拆變壓器來“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系”實驗,變壓器原線圈兩端所接的電源應是電壓為12 V的低壓________(選填“交流電源”或“直流電源”)。先保持原線圈的匝數(shù)不變,增加副線圈的匝數(shù),
9、觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”);然后再保持副線圈的匝數(shù)不變,增加原線圈的匝數(shù),觀察到副線圈兩端的電壓________(選填“增大”“減小”或“不變”)。上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系中采用的實驗方法是________(選填“控制變量法”“轉換法”或“類比法”)。
解析 變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象,故原線圈兩端所接的電源應是電壓為12 V的低壓交流電源;根據(jù)變壓比公式=,保持原線圈的匝數(shù)不變,增加副線圈的匝數(shù),觀察到副線圈兩端的電壓增大;根據(jù)變壓比公式=,保持副線圈的匝數(shù)不變,增加原線圈的匝數(shù),觀察到副線圈兩端的電壓減??;上述探究副線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關系中采用的實驗方法是控制變量法。
答案 交流電源 增大 減小 控制變量法
4