新教材2025版高中物理第三章交變電流3.變壓器第1課時實驗：探究變壓器原副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系學(xué)生用書新人教版選擇性必修第二冊

3.變壓器素養(yǎng)目標(biāo)1.知道變壓器的構(gòu)造．(物理觀念)2．理解互感現(xiàn)象，理解變壓器的工作原理．(科學(xué)思維)3．理解志向變壓器原、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(xué)思維)4．通過對變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)關(guān)系的探究，培育學(xué)生科學(xué)探究的核心素養(yǎng)．(科學(xué)探究)第1課時試驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)——突出基礎(chǔ)性素養(yǎng)夯基一、試驗?zāi)康奶骄孔儔浩髟⒏本€圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系．二、試驗方案交變電流通過原線圈時在鐵芯中產(chǎn)生變更的磁場，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，試驗通過變更原、副線圈匝數(shù)，探究原、副線圈的電壓與匝數(shù)的關(guān)系．三、試驗器材低壓溝通電源(小于12V)1個、可拆變壓器1個(如圖甲、乙所示)、多用表(溝通電壓擋)2個、導(dǎo)線若干．四、試驗步驟1．如圖所示，連接好電路，將兩個多用電表調(diào)到溝通電壓擋，并記錄兩個線圈的匝數(shù)．2．保持原線圈匝數(shù)不變，用多用電表電壓擋測量原線圈電壓，并記錄在表格中．3．變更副線圈匝數(shù)，用多用電表分別測量副線圈的電壓，把匝數(shù)、電壓的對應(yīng)數(shù)據(jù)記錄在表格中．4．保持副線圈匝數(shù)不變，變更原線圈匝數(shù)，重復(fù)步驟2、3.五、數(shù)據(jù)處理1．將不同的原、副線圈接入電路測出線圈兩端的電壓填入下表原線圈匝數(shù)n1副線圈匝數(shù)n2原線圈電壓U1副線圈電壓U2nU1003002V6V1∶31∶31004002V8V1∶41∶42004004V8V1∶21∶24004006V6V1∶11∶14001008V2V4∶14∶14001004V1V4∶14∶12.由表格數(shù)據(jù)得出結(jié)論(1)當(dāng)原線圈匝數(shù)不變、輸入電壓不變時，隨著副線圈匝數(shù)增加，輸出電壓增大．進一步探討可知，副線圈電壓與副線圈匝數(shù)成正比．(2)當(dāng)副線圈匝數(shù)不變、輸入電壓不變時，隨著原線圈匝數(shù)增加，副線圈輸出電壓變?。M一步探討可知，副線圈電壓與原線圈匝數(shù)成反比．六、誤差分析1．由于漏磁，通過原、副線圈每一匝的磁通量不嚴(yán)格相等造成誤差．2．原、副線圈有電阻，原、副線圈中的焦耳熱損耗(銅損)，造成誤差．3．鐵芯中有磁損耗，產(chǎn)生渦流，造成誤差．4．電表的讀數(shù)存在誤差．七、留意事項1．在變更學(xué)生電源電壓、線圈匝數(shù)前均要先斷開開關(guān)，再進行操作．2．為了人身平安，學(xué)生電源的電壓不能超過12V，不能用手接觸袒露的導(dǎo)線和接線柱．3．為了多用電表的平安，運用溝通電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定被測電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M行測量．關(guān)鍵實力·合作探究——突出綜合性素養(yǎng)形成題型一試驗原理及操作例1.[2024·浙江寧波九校高二檢測]學(xué)校試驗室供應(yīng)如圖甲所示的可拆變壓器元件，某同學(xué)探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與線圈匝數(shù)之間的關(guān)系．(1)該同學(xué)還須要的試驗器材是________(填選項前的字母)．(2)該同學(xué)組裝的變壓器如圖乙所示．鐵芯上原、副線圈接入的匝數(shù)分別為n1＝800匝和n2＝400匝，原線圈兩端與電源相連，測得原、副線圈兩端的電壓分別為10V和1.8V，發(fā)覺結(jié)果與正確試驗結(jié)論有明顯偏差，最有可能的緣由是________．A．副線圈的匝數(shù)太少B．副線圈的電阻太大C．原線圈的匝數(shù)太多，電阻過大D．沒有將鐵芯B安裝在鐵芯A上(3)改正錯誤后正確操作，為原線圈(匝數(shù)n1＝800匝)接入12V電壓，副線圈(匝數(shù)n2＝400匝)接線柱間輸出電壓最有可能的是________．A．24VB．6VC．5.6VD．2V[試解]

針對訓(xùn)練1.物理探討課上，同學(xué)們用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”．可拆變壓器如圖甲、乙所示：(1)下列說法正確的是________．A．變壓器的原線圈接低壓溝通電，測量副線圈電壓時應(yīng)當(dāng)用多用電表的“直流電壓擋”B．可以先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，變更副線圈的匝數(shù)，探討副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響C．測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M行測量D．變壓器起先正常工作后，鐵芯導(dǎo)電，把電能由原線圈輸送到副線圈E．變壓器起先正常工作后，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用(2)如圖丙所示，某同學(xué)自己繞制了兩個線圈套在可拆變壓器的鐵芯上．原線圈接學(xué)生電源的溝通輸出端，副線圈接小燈泡．下列說法正確的是________．A．與變壓器未通電時相比較，此時若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費勁B．若僅增加原線圈繞制的圈數(shù)，小燈泡的亮度將保持不變C．若僅增加副線圈繞制的圈數(shù)，學(xué)生電源的過載指示燈可能會亮起題型二探究創(chuàng)新試驗例2.有一個教學(xué)用的可拆變壓器，如圖甲所示，它有兩個線圈A、B(內(nèi)部導(dǎo)線電阻率、橫截面積相同)，線圈外部還可以繞線．(1)某同學(xué)用一多用電表的同一歐姆擋先后測量了A、B線圈中“0，14”“0，4”的電阻值，指針分別對應(yīng)圖乙中的a、b位置，則A線圈的電阻為________Ω，由此可推斷________(選填“A”或“B”)線圈的總匝數(shù)較多．(2)假如把它看作志向變壓器，現(xiàn)要測量A線圈的總匝數(shù)，供應(yīng)的器材有：一根足夠長的絕緣導(dǎo)線、一只多用電表和低壓溝通電源，請完成試驗步驟的填空：①用絕緣導(dǎo)線在B線圈的外部或變壓器的鐵芯上繞制n匝線圈；②將________(選填“A”或“B”)全部線圈與低壓溝通電源相連接；③用多用電表的________擋分別測量A線圈中“0，14”間的電壓UA和繞制線圈的電壓U；④則A線圈的總匝數(shù)為________．[試解]針對訓(xùn)練2.在“探究變壓器兩個線圈的電壓關(guān)系”的試驗中，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(guān)，用多用電表的溝通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(xué)生電源的溝通電源上，另一個作為副線圈，接上小燈泡；④將原線圈與副線圈對調(diào)，重復(fù)以上步驟．(1)以上操作的合理依次是________(只填步驟前數(shù)字序號)．(2)如圖所示，在試驗中，兩線圈的匝數(shù)n1＝1600匝，n2＝400匝，當(dāng)將n1作為原線圈時，U1＝16V，副線圈兩端電壓U2＝4V；原線圈與副線圈對調(diào)后，當(dāng)U′1＝8V時，U′2＝32V，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(guān)系是________________________________________________________________________．隨堂演練·達標(biāo)自測——突出創(chuàng)新性素養(yǎng)達標(biāo)1.在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”試驗中，某同學(xué)利用“教學(xué)用的可拆變壓器”進行探究．(1)(多選)下列器材中，試驗須要的器材有________．A．干電池B．低壓溝通電源C．220V溝通電源D．條形磁鐵E．可拆變壓器和導(dǎo)線F．直流電壓表G．多用電表(2)關(guān)于試驗操作，下列說法正確的是________．A．為了人身平安，原線圈兩端只能運用低壓溝通電源，所用電壓不要超過12VB．試驗通電時，可用手接觸袒露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路C．運用多用電表測電壓時，先用中等量程擋試測，再選用恰當(dāng)?shù)膿跷贿M行測量(3)在試驗中，某同學(xué)保持原線圈兩端的電壓及副線圈的匝數(shù)不變，僅減小原線圈的匝數(shù)，副線圈兩端的電壓將________(選填“增大”“減小”或“不變”)．2．[2024·山東棗莊高二期中]在“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數(shù)的關(guān)系”試驗中，李輝同學(xué)采納了如圖所示的可拆式變壓器進行探討，圖中各接線柱對應(yīng)的數(shù)字表示倍率為“×100匝”的匝數(shù)．(1)本試驗中，試驗室有下列器材：A．可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數(shù)的線圈)B．條形磁體C．多用電表D．直流電源E．開關(guān)、導(dǎo)線若干上述器材在本試驗中不須要的有________(填器材前序號)，本試驗中還需用到的器材有________．(2)試驗中，電源接變壓器原線圈“0”和“8”接線柱，副線圈接“0”和“4”接線柱，當(dāng)副線圈所接電表的示數(shù)為4.0V時，若變壓器是志向變壓器，則原線圈兩端的電壓應(yīng)為________．A．12.0VB．10.0VC．8.0VD．2.0VE．2.5V(3)組裝變壓器時，李輝同學(xué)沒有將鐵芯閉合，如圖所示，原線圈接8.0V的學(xué)生電源，原、副線圈的匝數(shù)比為8∶1，副線圈兩端接溝通電壓表，則溝通電壓表的實際讀數(shù)可能是()A．0VB．0.7VC．1.0VD．64.0V(4)用匝數(shù)na＝400匝和nb＝800匝的變壓器，試驗測量數(shù)據(jù)如表：Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98依據(jù)測量數(shù)據(jù)可推斷連接溝通電源的原線圈是________(填“na”或“nb”)．

第1課時試驗：探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系關(guān)鍵實力·合作探究題型一[例1]解析：(1)探究變壓器原、副線圈兩端的電壓與線圈匝數(shù)之間的關(guān)系時，用到的主要試驗器材有可拆變壓器(鐵芯、兩個已知匝數(shù)的線圈)、低壓溝通電源和多用電表等，故選B、E.(2)鐵芯上原、副線圈接入的匝數(shù)分別為n1＝800匝和n2＝400匝，則依據(jù)變壓器的工作原理可知U1U2＝n1n2，即原、副線圈兩端的電壓之比為2∶1，但實際電壓差距很大，說明該同學(xué)遺忘把鐵芯B安裝到鐵芯A上，導(dǎo)致“漏磁”，使副線圈兩端電壓很小，D正確．(3)依據(jù)變壓器的工作原理可知U1U答案：(1)BE(2)D(3)C針對訓(xùn)練1．解析：(1)變壓器的原線圈接低壓溝通電，測量副線圈電壓時應(yīng)當(dāng)用多用電表的“溝通電壓擋”測量，故A錯誤；試驗時可采納限制變量法，先保持原線圈電壓、匝數(shù)不變，變更副線圈的匝數(shù)，探討副線圈匝數(shù)對副線圈電壓的影響，故B正確；測量副線圈電壓時，先用最大量程試測，大致確定電壓后再選用適當(dāng)?shù)膿跷贿M行測量，防止燒壞電壓表，故C正確；變壓器起先正常工作后，通過電磁感應(yīng)，把電能由原線圈輸送到副線圈，故D錯誤；變壓器起先正常工作后，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉(zhuǎn)化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉(zhuǎn)化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用，故E正確．(2)變壓器線圈通電會產(chǎn)生磁場，而變壓器上端的橫條相當(dāng)于磁鐵，下端對橫條有吸引力作用，因此與變壓器未通電時相比較，此時若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費勁，故A正確；僅增加原線圈匝數(shù)，副線圈的輸出電壓將減小，小燈泡亮度將變暗，故B錯誤；若僅增加副線圈繞制的圈數(shù)，副線圈電壓上升，小燈泡消耗的功率變大，學(xué)生電源輸出的功率變大，有可能使學(xué)生電源的過載指示燈亮起，故C正確．答案：(1)BCE(2)AC題型二[例2]解析：(1)由多用電表知，電阻為24Ω，依據(jù)電阻定律，導(dǎo)線越長，電阻越大，因為A線圈的電阻比B線圈的大，所以A線圈總匝數(shù)多．(2)因為要測量A線圈總匝數(shù)，所以要把A全部線圈與低壓溝通電源相連接，變壓器輸入、輸出均為交變電流，測電壓時要用溝通電壓擋測輸入和輸出電壓，依據(jù)變壓器電壓比等于匝數(shù)比，有UAU＝nAn，所以n答案：(1)24A(2)②A③溝通電壓④nU針對訓(xùn)練2．解析：(1)在“探究變壓器兩個線圈的電壓關(guān)系”的試驗中，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(xué)生電源的溝通電源上，另一個作為副線圈，接上小燈泡；閉合電源開關(guān)，用多用電表的溝通電壓擋分別測量原線圈和副線圈兩端的電壓；然后將原線圈與副線圈對調(diào)，重復(fù)以上步驟，即操作的合理依次為①③②④.(2)兩線圈的匝數(shù)n1＝1600匝，n2＝400匝，當(dāng)將n1作為原線圈時，U1＝16V，副線圈兩端電壓U2＝4V，此時由n1n2＝4，U1U2＝4，可知U1U2＝n1n2；當(dāng)原線圈與副線圈對調(diào)后，U′1＝8V時．U′2＝32V，此時U′2為原線圈的電壓，而U′答案：(1)①③②④(2)志向變壓器原、副線圈電壓之比，等于原、副線圈的匝數(shù)之比隨堂演練·達標(biāo)自測1．解析：(1)“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系”的試驗，須要的器材是低壓溝通電源，供應(yīng)低壓溝通電，同時還須要可拆變壓器和導(dǎo)線，以及多用電表的溝通電壓擋來測量電壓，故選B、E、G.(2)變壓器是為了變更電壓，因此為了人身平安，原線圈兩端只能運用低壓溝通電源，所用電壓不要超過12V，故A正確；試驗通電時，若用手接觸袒露的導(dǎo)線、接線柱等檢查電路，就將人體并聯(lián)在了電路中，會導(dǎo)致所測數(shù)據(jù)不精確，而且不能保證平安，故B錯誤；運用多用電表測電壓