一、实验目的
探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
二、实验原理
1.变压器是由原线圈、副线圈和铁芯组成的。电流通过原线圈时在铁芯中产生磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,副线圈就存在输出电压。
2.本实验通过与副线圈相连接的多用电表,观察原线圈电压变化时,副线圈的输出电压的变化;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。
3.用控制变量法研究。
三、实验器材
可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈),多用电表,低压交流电源等
四、注意事项
(1)为了人身安全,只能使用低压交流电源,所用电压不要超过12 V;
(2)为了多用电表的安全,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程试测。
仪器选择与操作
典例1
(1)(多选)在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验中,实验室中备有下列可供选择的器材:
A.可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈)
B.条形磁铁
C.直流电源
D.多用电表
E.开关、导线若干
上述器材在本实验中不必用到的是 (填器材前的序号),本实验中还需要用到的器材有 。
(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12 V以下交流电压,电表用交流电压挡
D.原线圈接220 V交流电压,电表用交流电压挡
答案
(1)BC (2)低压交流电源 (3)C
解析
(1)变压器的原理是互感现象的应用,是原线圈磁场的变化引起副线圈感应电流的变化,所以不需要外界的磁场,故条形磁铁B不必用到;
如果原线圈中通的是直流电源,则副线圈中不会有感应电流产生,故直流电源C不必用到,需要用到低压交流电源;
(2)变压器的工作原理是互感现象,故原线圈接交流电压,输出电压也是交流电压,故电表用交流电压挡,综合(1)可知,故应选C。
实验设计与创新
典例2
实验室有一个可拆变压器,请设计一个实验方案,估测出变压器原、副线圈的匝数,所给实验器材有:一个可拆变压器、交流电压表、直流电源、滑动变阻器,小磁针、200 V交流电源、开关各一个、铜漆包线(规格与变压器原线圈所用漆包线相同)及导线若干。
答案
见解析
解析
依图(a)连接电路,然后将小磁针的N极靠近原线圈的一端,根据偏转情况判定线圈的绕向。按照与原线圈相同的绕向,用铜漆包线在原线圈上加绕n(例如100)匝,将加绕后的线圈接入220 V交流电路(如图(b)所示),读出交流电压表的示数U1,拆除加绕的n匝线圈,仍将原线圈接入220 V交流电路,闭合开关后,读出交流电压表的示数U2,则有
