第3节 科学探究:变压器 第1课时 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
[教材链接] (1)升高 降低 (2)闭合的铁芯 ①电源 初级线圈 ②负载 次级线圈 ③原线圈 U1 ④副线圈 U2 (3)交变电流 交变的磁场 感应电动势
[模型建构] 变压器的构造如图所示,变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的原线圈和副线圈组成的,与交流电源相连的线圈叫原线圈,与负载相连的线圈叫副线圈.
[科学论证] (1)小灯泡能发光.当左边线圈两端加上交变电压时,左边线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生周期性变化的磁场,根据法拉第电磁感应定律知,在右边线圈中会产生感应电动势,右边线圈作为电源给小灯泡供电,小灯泡就会发光.
(2)小灯泡不亮.原线圈接到恒定的直流电源上,恒定电流产生恒定磁场,穿过副线圈的磁通量不变,在副线圈中不会产生感应电动势.
例1 BC [解析] 由B∝I,而面积S不变,可知Φ∝I,故A错误.因理想变压器无漏磁,故B正确.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势,符合法拉第电磁感应定律,故C正确.变压器的工作原理是互感现象,原、副线圈并没有直接相连,故D错误.
例2 (1)D (2)在误差允许范围内,变压器原、副线圈的电压比等于匝数比 (3)有漏磁、铁芯发热、导线发热等
[解析] (1)为了人身安全,原线圈两端只能使用低压交流电源,所用电压不超过12 V,故A错误;实验通电前必须先检查电路连接是否正确,B错误;实验通电时用手接触裸露的导线、接线柱等,会将人体并联进电路中,导致所测数据不准确,同时存在安全隐患,故C错误;使用多用电表测电压时,先用最高量程挡试测,再选用恰当的挡位进行测量,故D正确.
(2)通过分析实验数据可得出的实验结论是,在误差允许范围内,变压器原、副线圈的电压比等于匝数比.
(3)电压比与匝数比并不相等,主要原因是变压器是不理想的,故有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响副线圈两端电压.
随堂巩固
1.C [解析] 线圈1中通正弦交流电,该交流电产生变化的磁场,该磁场穿过线圈2而产生感应电动势对手机充电,无线充电利用的是电磁感应原理(互感原理),不是自感原理,故A错误;线圈2产生感应电动势对手机充电,穿过线圈2的磁通量一定发生变化,如果穿过线圈2的磁通量不变,则不会产生感应电动势,无法对手机充电,故B错误;充电过程线圈1产生的磁场能有损失、线圈发热也会造成能量损失,因此充电过程线圈2产生的电能不可能大于线圈1消耗的电能,故C正确;充电过程若将两线圈看作理想变压器,则线圈1和线圈2两端的电压之比等于线圈的匝数之比,由于该过程有漏磁,穿过两线圈的磁通量的变化率不同,因此线圈1和线圈2两端的电压之比与线圈的匝数之比成正相关,故D错误.
2.(1)①③②④ (2)=
[解析] (1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中,首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上;再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上,另一个作为副线圈,接上小灯泡;闭合电源开关,用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压;最后将原线圈与副线圈对调,重复以上步骤,顺序为①③②④.
(2)根据法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈的磁通量的变化率相同,则感应电动势的大小与匝数成正比,两线圈的匝数分别为n1=1600,n2=400,当n1对应原线圈时,U1=16 V,副线圈两端电压U2=4 V,有=;当原线圈与副线圈对调后,U1'=8 V时,U2'=32 V,此时U2'对应n1,而U1'对应n2,有=.
3.(1)ACE (2)nb
[解析] (1)为了完成变压器的探究,需要使用交流电源,并用多用电表的交流电压挡测电压;为了让变压效果明显,需要选用含有闭合铁芯的原、副线圈,选项A、C、E正确.
(2)由于有漏磁,所以副线圈测量出的电压应该小于理论值,即nb为输入端,na为输出端.第3节 科学探究:变压器 第1课时 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1.D [解析] 变压器是根据电磁感应原理制作的,只能够对交流电变压,故A错误;变压器原、副线圈两端的电压之比等于它们的匝数之比是在没有能量损失的前提下才成立的,故B错误;变压器原、副线圈中的磁通量都发生变化,磁通量变化率相同,但匝数不同,所以它们产生的感应电动势不相同,故C错误;理想变压器是忽略变压器铁芯和线圈的能量损耗的,此时输出功率等于输入功率,故D正确.
2.D [解析] 理想变压器不能改变交变电流的频率,故A错误;理想变压器输出功率等于输入功率,故B错误;空载相当于负载电阻无穷大,副线圈两端电压不为零,但输出电流为零,输出功率为零,故C错误,D正确.
3.(1)AD (2)AC (3)大于
[解析] (1)实验中变压器原线圈需要输入交流电压,由于干电池只能输出恒定直流电压,学生电源可以输出交流电压,故选用学生电源,A正确,B错误;实验中变压器副线圈输出交流电压,由于直流电压表只能测量直流电压,多用电表可以测量交流电压,故选用多用电表,C错误,D正确.
(2)铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成,目的是减小涡流,提高变压器效率,A正确;互感现象是变压器的工作基础,电流通过原线圈时在铁芯中激发磁场,由于电流的大小、方向在不断变化,铁芯中的磁场也在不断变化,变化的磁场在副线圈中产生感应电动势,因此变压器是通过铁芯传导磁场将电能从原线圈传递到副线圈,故B错误;实验结束时,应先断开连接电表的导线,再断开电源开关,否则在电表未拆除情况下断开电源开关会在变压器线圈上产生自感电动势,加在电表两端的电压很大,有可能损坏电表,C正确.
(3)根据=可知,原线圈接学生电源的正弦交流输出端“4 V”挡位,副线圈最大电压应为8 V,现测得副线圈的电压为8.3 V,其原因可能是学生电源实际输出电压大于标注的“4 V”.
4.(1)如图所示 (2)= (3)400
[解析] (1)如图所示
(2)由第一组数据得==,==,可得=;由第二组数据得=≈1.33,==≈1.33,可得=;由第三组数据得=≈1.33,==≈1.33,可得=.
(3)根据上面三组数据可以得到变压器线圈两端电压与匝数的关系为=,根据=,可得n3=·n1=×800=400.
5.(1)交流 (2)400 190 (3)多一些
[解析] (1)需要选用低压交流电源,才能产生交变的磁场.
(2)根据变压器原理得=,解得nA=nC=×10=400,同理,由=,解得nB=nC=×10=190.
(3)根据=可知,C的匝数越多,则C两端的电压越大,测量更准确,故线圈C的匝数应该多一些.
6.(1)D (2)副线圈
[解析] (1)根据电压表读数的方法可知,该变压器的输出电压为40 V,所以变压器的原、副线圈匝数之比===,故D正确,A、B、C错误.
(2)理想变压器原、副线圈的电压与匝数成正比,当只有一个原线圈和一个副线圈时,电流与匝数成反比,街头见到的变压器是降压变压器,所以副线圈的匝数比原线圈的匝数少,副线圈的电流较大,应该使用较粗的导线.
7.(1)BC 低压交流电源 (2)增大 减小 控制变量法
[解析] (1)上述器材在本实验中用不到的是条形磁铁和直流电源;本实验中还需要的器材是低压交流电源.
(2)该实验小组同学继续做实验,先保持原线圈的匝数不变,增加副线圈的匝数,因电压和匝数成正比,即=,故观察到副线圈两端的电压增大;然后再保持副线圈的匝数不变,增加原线圈的匝数,则观察到副线圈两端的电压减小;上述“探究副线圈两端的电压与匝数的关系”中采用的实验方法是控制变量法.第3节 科学探究:变压器 第1课时 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
学习任务一 变压器的工作原理
[教材链接] 阅读教材,完成下列填空:
(1)变压器:一种 或 交变电流电压的装置.
(2)构造:由 和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈组成,符号如图所示.
①原线圈:与 相连的线圈,也叫 ,符号用n1.
②副线圈:与 相连的线圈,也叫 ,符号用n2.
③输入电压: 两端的电压,用符号 表示.
④输出电压: 两端的电压,用符号 表示.
(3)原理:如图所示,当原线圈两端加上交变电压时,原线圈中就有 通过,并在铁芯中产生 ,铁芯中的磁通量就会发生变化,由于副线圈也绕在同一铁芯上,铁芯中磁通量的变化便会在副线圈上产生 .
[模型建构] 如图所示,观察可拆变压器,说说变压器由哪些部件构成.
[科学论证] 如图所示,变压器的原线圈通过开关连到交流电源的两端,副线圈连到小灯泡上然后闭合开关.
(1)小灯泡能发光吗 为什么
(2)若将原线圈接到恒定的直流电源上,则小灯泡亮不亮 分析小灯泡亮或不亮的原因.
例1 (多选)关于理想变压器的工作原理,以下说法正确的是 ( )
A.通过正弦交变电流的原线圈的磁通量不变
B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等
C.穿过副线圈的磁通量变化使得副线圈产生感应电动势
D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
[反思感悟]
【要点总结】
1.变压器的工作原理是电磁感应(互感现象).
2.变压器中的能量转换:原线圈中电能→磁场能→副线圈中的电能.
3.理想变压器的输入功率等于输出功率,即P1=P2.理想变压器是一种理想化模型,特点是:(1)不计漏磁,即通过原、副线圈每匝线圈的磁通量都相等,因而不计磁场能损失;(2)不计原、副线圈的电阻,因而不计线圈的热能损失(铜损);(3)不计铁芯中产生的涡流,因而不计铁芯的热能损失(铁损).
学习任务二 实验:探究变压器电压与线圈匝数的关系
【实验目的】
研究变压器电压与线圈匝数间的定量关系.
【实验器材】
可拆变压器(如图甲所示)、低压交流电源、交流电压表、带夹的导线.
【实验原理】
当交流电压接入原线圈时,它所产生的变化的磁场就会在副线圈中产生感应电动势.
【实验步骤】
1.按如图乙所示连接好电路图,并记录两个线圈的匝数.
2.接通电源,用交流电压表测量原、副线圈两端的电压值U1、U2,并记录在表格中.
3.保持匝数不变,多次改变输入电压,记录每次改变电压后原、副线圈两端的电压值.
4.保持输入电压、原线圈的匝数不变,多次改变副线圈的匝数,记录每次的副线圈匝数和对应的电压值.
【数据处理】
数据记录示例如下表,计算每组对应的和的值.
次数 n1(匝) n2(匝) U1/V U2/V
1
2
3
…
【实验结论】
在误差允许的范围内,变压器原、副线圈两端电压之比等于原、副线圈的匝数之比,即=.
例2 [2024·三明一中月考] 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中:
(1)为了确保实验的安全,下列做法正确的是 (填选项前的字母).
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12 V
B.连接好电路后,可不经检查电路连接是否正确,直接接通电源
C.因为使用电压较低,所以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,使用交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测
(2)某实验小组通过实验,记录的数据如下表:
原线圈匝数n1(匝) 100 200 400 400
副线圈匝数n2(匝) 400 400 200 800
原线圈两端的电压U1(V) 1.96 4.90 8.00 4.86
副线圈两端的电压U2(V) 7.80 9.76 3.90 9.64
通过分析实验数据可得出的实验结论是 .
(3)一次实验中,变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝,测得的电压分别为8.00 V和3.90 V,据此可知电压比与匝数比并不相等,主要原因是
.(至少说出两个原因)
【注意事项】
1.连接好电路后,同组同学分别独立检查,然后由老师确认,电路连接无误后,才能接通电源.
2.注意人身安全.只能用低压交流电源,电源电压不能超过12 V.
3.使用多用电表交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,然后再用适当的挡位进行测量.
【误差分析】
1.实验所用的可拆变压器存在各种损耗.
2.多用电表的读数存在误差.
1.(变压器的工作原理)[2024·泉州七中月考] 如图甲所示,手机置于充电垫上进行无线充电.充电过程中,安装于充电垫内的线圈(线圈1)通过一定频率的正弦交流电,手机内部的受电线圈(线圈2,如图乙所示)产生感应电动势,为手机电池充电,实现能量的传输.下列说法正确的是 ( )
A.无线充电利用线圈的自感原理
B.充电过程中,穿过线圈2的磁通量不变
C.线圈2产生的电能不可能大于线圈1消耗的电能
D.线圈1和线圈2两端的电压之比等于两线圈的匝数之反比
2.(实验步骤和数据处理)[2024·莆田一中月考] 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中,操作步骤如下:
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上;
②闭合电源开关,用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压;
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上,另一个作为副线圈,接上小灯泡;
④将原线圈与副线圈对调,重复以上步骤.
(1)以上操作的合理顺序是 (填步骤前的数字序号).
(2)如图所示,在实验中,两线圈的匝数n1=1600、n2=400,当n1对应原线圈时,原线圈两端电压为16 V,副线圈两端电压为4 V;原线圈与副线圈对调后,原线圈两端电压为8 V时,副线圈两端电压为32 V,那么可初步确定:原线圈与副线圈对调前,变压器原、副线圈两端的电压U1、U2与线圈匝数n1、n2的关系是 .
3.(实验器材和误差分析)[2017·浙江4月选考] (1)为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验,必须要选用的是 (填选项前的字母).
A.有闭合铁芯的原、副线圈
B.无铁芯的原、副线圈
C.交流电源
D.直流电源
E.多用电表(交流电压挡)
F.多用电表(交流电流挡)
(2)用匝数na=60匝和nb=120匝的变压器,实验测量数据如下表:
Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90
Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接电源的线圈是 (选填“na”或“nb”). 第3节 科学探究:变压器 第1课时 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系建议用时:40分钟
◆ 知识点一 变压器的工作原理
1.变压器是远距离输电线路中的重要设备,在有关输电线路的计算时常将变压器视为理想变压器,这样的考虑是基于以下因素 ( )
A.变压器无论对交流电还是直流电都能按需要升压或降压
B.变压器原、副线圈两端电压之比等于它们的匝数之比
C.变压器原、副线圈中的磁通量都发生变化,它们产生相同的感应电动势
D.忽略变压器铁芯和线圈的能量损耗,输出功率等于输入功率
2.[2024·北师大附中月考] 关于理想变压器,下列说法正确的是 ( )
A.理想变压器可以改变交流电的频率
B.理想变压器可以改变输送电功率的大小
C.当理想变压器副线圈空载时,副线圈负载电阻为零
D.当理想变压器副线圈空载时,副线圈两端电压不为零,输出功率为零
◆ 知识点二 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
3.[2024·泉州期末] 某实验小组用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”,可拆变压器如图所示.
(1)以下给出的器材中,本实验需要用到的是 (填选项字母).
A B
C D
(2)关于本实验,下列说法正确的是 (填选项前的字母).
A.铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成,目的是减小涡流,提高变压器效率
B.变压器正常工作时,通过铁芯导电将电能从原线圈传递到副线圈
C.实验结束时,应先断开连接电表的导线,再断开电源开关
(3)实验小组选择的原线圈匝数为400匝,副线圈匝数为800匝,原线圈接学生电源的正弦交流输出端“4 V”挡位,测得副线圈的电压为8.3 V,其原因可能是学生电源实际输出电压 (选填“大于”或“小于”)标注的“4 V”.
4.某实验小组利用学生电源、小型可拆变压器、交流电压表、导线等器材进行变压器线圈两端电压与匝数关系的探究活动.根据实验原理图连接电路,如图所示,在原线圈两端依次加上不同的电压,用电压表分别测量原、副线圈两端的电压,实验数据如下表:
实验 序号 原线圈匝数n1=800,原线圈两端电压U1(V) 副线圈匝数n2=600,副线圈两端电压U2(V) 副线圈匝数n3= ,副线圈两端电压U3(V)
1 5.6 4.2 2.8
2 9.7 7.3 4.8
3 13.7 10.3 6.8
(1)请你用笔画线代替导线完成图中的电路连接.
(2)根据实验数据,可以得出实验结论:变压器线圈两端电压与匝数的关系为 (用题中给出的字母表示).
(3)根据表中的数据知副线圈匝数n3= .
5.[2024·莆田一中期中] 一个教学用的简易变压器中,两线圈的匝数未知,某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数.
(1)为完成该实验,除了选用电压表、导线外,还需要选用低压 (选填“直流”或“交流”)电源.
(2)该同学将一绝缘金属导线在变压器铁芯上绕10匝构成线圈C,然后将线圈A接电源.用电压表分别测出线圈A、线圈B及线圈C两端的电压,记录在下面的表格中,则线圈A的匝数为 匝,线圈B的匝数为 匝.
A线圈电压 B线圈电压 C线圈电压
8.0 V 3.8 V 0.2 V
(3)为减小线圈匝数的测量误差,你认为绕制线圈C的匝数应该 (选填“多一些”或“少一些”)更好.
6.(1)某同学在做“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验时,用学生电源提供给图甲所示变压器原线圈的电压为5 V,用演示电表交流50 V挡测量副线圈电压时示数如图乙所示,则变压器的原、副线圈匝数之比可能是 (填选项前的字母).
A.5∶8 B.5∶16 C.1∶14 D.1∶8
(2)街头见到的变压器是降压变压器,假设它只有一个原线圈和一个副线圈,则 (选填“原线圈”或“副线圈”)应该使用较粗的导线.
7.某实验小组做“探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数的关系”的实验.
(1)实验室中有下列器材:
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用不到的是 (填器材前的选项字母),本实验中还需要的器材是 .
(2)该小组的同学继续做实验,先保持原线圈的匝数不变,增加副线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压 (选填“增大”“减小”或“不变”);然后再保持副线圈的匝数不变,增加原线圈的匝数,观察到副线圈两端的电压 (选填“增大”“减小”或“不变”);上述“探究副线圈两端的电压与匝数的关系”中采用的实验方法是 . (共35张PPT)
第3节 科学探究：变压器
第1课时 探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
学习任务一 变压器的工作原理
学习任务二 实验：探究变压器电压与线圈匝数的关系
随堂巩固
随堂巩固
学习任务一 变压器的工作原理
［教材链接］ 阅读教材，完成下列填空：
(1) 变压器：一种______或______交变电流电压的装置.
升高
降低
(2) 构造：由____________和绕在铁芯上的两个或两个以上的线圈组成，符号如图所示.
闭合的铁芯
① 原线圈：与______相连的线圈，也叫__________，符号用.
电源
初级线圈
② 副线圈：与______相连的线圈，也叫__________，符号用.
负载
次级线圈
③ 输入电压：________两端的电压，用符号____表示.
原线圈
④ 输出电压：________两端的电压，用符号____表示.
副线圈
(3) 原理：如图所示，当原线圈两端加上交变电压时，原线圈中就有__________通过，并在铁芯中产生____________，铁芯中的磁通量就会发生变化，由于副线圈也绕在同一铁芯上，铁芯中磁通量的变化便会在副线圈上产生____________.
交变电流
交变的磁场
感应电动势
［模型建构］ 如图所示，观察可拆变压器，说说变压器由哪些部件构成.
[答案] 变压器的构造如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的原线圈和副线圈组成的，与交流电源相连的线圈叫原线圈，与负载相连的线圈叫副线圈.
［科学论证］ 如图所示，变压器的原线圈通过开关连到交流电源的两端,副线圈连到小灯泡上然后闭合开关.
(1) 小灯泡能发光吗 为什么
[答案] 小灯泡能发光.当左边线圈两端加上交变电压时,左边线圈中就有交变电流,它在铁芯中产生周期性变化的磁场,根据法拉第电磁感应定律知,在右边线圈中会产生感应电动势,右边线圈作为电源给小灯泡供电,小灯泡就会发光.
(2) 若将原线圈接到恒定的直流电源上,则小灯泡亮不亮 分析小灯泡亮或不亮的原因.
[答案] 小灯泡不亮.原线圈接到恒定的直流电源上,恒定电流产生恒定磁场，穿过副线圈的磁通量不变,在副线圈中不会产生感应电动势.
例1 (多选)关于理想变压器的工作原理，以下说法正确的是( )
BC
A.通过正弦交变电流的原线圈的磁通量不变
B.穿过原、副线圈的磁通量在任何时候都相等
C.穿过副线圈的磁通量变化使得副线圈产生感应电动势
D.原线圈中的电流通过铁芯流到了副线圈
[解析] 由，而面积不变，可知，故A错误.因理想变压器无漏磁，故B正确.穿过副线圈磁通量的变化使得副线圈产生感应电动势，符合法拉第电磁感应定律，故C正确.变压器的工作原理是互感现象，原、副线圈并没有直接相连，故D错误.
【要点总结】
1.变压器的工作原理是电磁感应(互感现象).
2.变压器中的能量转换：原线圈中电能 磁场能 副线圈中的电能.
3.理想变压器的输入功率等于输出功率，即.理想变压器是一种理想化模型，特点是：(1)不计漏磁，即通过原、副线圈每匝线圈的磁通量都相等，因而不计磁场能损失；(2)不计原、副线圈的电阻，因而不计线圈的热能损失(铜损)；(3)不计铁芯中产生的涡流，因而不计铁芯的热能损失(铁损).
学习任务二 实验：探究变压器电压与线圈匝数的关系
【实验目的】
研究变压器电压与线圈匝数间的定量关系.
【实验器材】
可拆变压器(如图甲所示)、低压交流电源、交流电压表、带夹的导线.
【实验原理】
当交流电压接入原线圈时，它所产生的变化的磁场就会在副线圈中产生感应电动势.
【实验步骤】
1.按如图乙所示连接好电路图,并记录两个线圈的匝数.
2.接通电源,用交流电压表测量原、副线圈两端的电压值、，并记录在表格中.
3.保持匝数不变,多次改变输入电压,记录每次改变电压后原、副线圈两端的电压值.
4.保持输入电压、原线圈的匝数不变,多次改变副线圈的匝数,记录每次的副线圈匝数和对应的电压值.
【数据处理】
数据记录示例如下表，计算每组对应的和的值.
次数 (匝) (匝)
1
2
3
…
【实验结论】
在误差允许的范围内,变压器原、副线圈两端电压之比等于原、副线圈的匝数之比，即.
例2 [2024·三明一中月考] 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中：
(1) 为了确保实验的安全，下列做法正确的是____(填选项前的字母).
D
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
B.连接好电路后，可不经检查电路连接是否正确，直接接通电源
C.因为使用电压较低，所以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，使用交流电压挡测电压时，先用最大量程挡试测
[解析] 为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用电压不超过，故A错误；实验通电前必须先检查电路连接是否正确，B错误；实验通电时用手接触裸露的导线、接线柱等，会将人体并联进电路中，导致所测数据不准确，同时存在安全隐患，故C错误；使用多用电表测电压时，先用最高量程挡试测，再选用恰当的挡位进行测量，故D正确.
(2) 某实验小组通过实验，记录的数据如下表：
原线圈匝数(匝) 100 200 400 400
副线圈匝数(匝) 400 400 200 800
原线圈两端的电压 1.96 4.90 8.00 4.86
副线圈两端的电压 7.80 9.76 3.90 9.64
通过分析实验数据可得出的实验结论是 _______________________________________________________.
在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比
[解析] 通过分析实验数据可得出的实验结论是，在误差允许范围内，变压器原、副线圈的电压比等于匝数比.
(3) 一次实验中，变压器原、副线圈的匝数分别为400匝和200匝，测得的电压分别为和，据此可知电压比与匝数比并不相等，主要原因是______________________________.(至少说出两个原因)
有漏磁、铁芯发热、导线发热等
[解析] 电压比与匝数比并不相等，主要原因是变压器是不理想的，故有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响副线圈两端电压.
【注意事项】
1.连接好电路后,同组同学分别独立检查,然后由老师确认,电路连接无误后,才能接通电源.
2.注意人身安全.只能用低压交流电源,电源电压不能超过.
3.使用多用电表交流电压挡测电压时,先用最大量程挡试测,然后再用适当的挡位进行测量.
【误差分析】
1.实验所用的可拆变压器存在各种损耗.
2.多用电表的读数存在误差.
1.某小组用如图甲所示的可拆变压器探究变压器原、副线圈两端的电压与匝数
之间的关系，在实验时组装的变压器如图乙所示.在铁芯上原、副线圈接入的匝
数分别为 匝和 匝，原线圈两端与正弦式交流电源相连，用交
流电压表测得原、副线圈两端的电压分别为 和 ，这与其他小组的正确
实验结论明显不一致.这个小组实验结论出现明显偏差的原因最有可能是( )
D
A.副线圈的匝数太少
B.副线圈的电阻太小
C.原线圈的匝数太多，电阻过大
D.没有将铁芯 安装在铁芯 上
[解析] 理想变压器的铁芯必须构成闭合
磁路，这个小组实验结论出现明显偏差
的原因最有可能是没有将铁芯 安装在
铁芯 上，导致通过副线圈的磁通量减
少，副线圈两端的电压减小，选项D正
确.
2.如图所示，将可拆变压器的横条和一组匝数较少
(如左边)的绕组取出，再把连接好灯座的较长导线
(约 )套入铁芯的左边.
(1)将长导线按顺时针方向一匝一匝地绕在左边的铁芯，边绕边观察小灯泡的发光情况.
(2)待小灯泡发出耀眼的强光后，再按逆时针方向一匝一匝地退出铁芯，边退边
观察小灯泡的发光情况.
观察到的实验现象是：________________________________.
得出的结论是：______________________________________________________
____.
灯泡先慢慢变亮，后来再慢慢变暗
输入电压和原线圈匝数一定时，副线圈匝数越多，获得电压越高
3.在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中，小型可拆变压器的原、
副线圈匝数分别为 匝、 匝，某实验小组在原线圈两端依次
加上不同的电压，用多用电表的交流电压挡分别测量原、副线圈两端的电压，
数据如下表所示.
实验序号 原线圈两端的电压 副线圈两端的电压
1 3.9 8.2
2 5.9 11.8
3 7.8 15.2
(1) 实验小组根据测得的数据在表格中算出 、 的比，还有一组 、
的比没有算出，把求出的结果填在表格中.
[解析] 由第三组数据得 .
实验序号 原线圈两端的电压 副线圈两端的电压
1 3.9 8.2
2 5.9 11.8
3 7.8 15.2
(2) 本实验可得出结论：变压器线圈两端电压与匝数关系为________(用题目
中给出的字母表示).
[解析] 线圈匝数之比 ，结合表格中的数据知，在误差允许的范围
内，线圈两端电压与匝数的关系是 .
(3) 该变压器是 ______ (选填“升压”或“降压”)变压器.
升压
[解析] 从表格中的数据可知，副线圈匝数多、电压高，所以该变压器是升压变压器.
4.实验室中有一台铭牌模糊的可拆卸式变压器，如图所示，该变压器可近似看作理想变压器.某同学欲测量它的原、副线圈匝数，先在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜线，并将细铜线两端与理想交流电压表构成闭合回路.
(1) 在副线圈左、右两端的接线柱上输入 的交流电压，
理想交流电压表示数为 ，则副线圈的匝数为_____匝;
在原线圈左、右两端的接线柱上输入 的交流电压，理
想交流电压表示数为 ，则原线圈的匝数为_____匝.
200
400
[解析] 在闭合铁芯的上端铁轭处紧密缠绕100匝漆包细铜
线，即上端铁轭处线圈匝数 匝，在副线圈左、右
两端的接线柱上输入 的交流电压，理想交流电
压表示数为 ，由 可知，副线圈的匝数
匝.在原线圈左、右两端的接线柱上输入
的交流电压，理想交流电压表示数为 ，
由 可知，原线圈的匝数为 匝.
(2) 若原线圈左、右两端接线柱接入的交变电压瞬时值表
达式为 ，则与副线圈左、右两端接线
柱直接相连的理想交流电压表的示数为______ .
[解析] 因交流电压表示数为电压有效值，该变压器原、副
线圈的匝数比为 ，由 可知，与副线圈左、右两
端接线柱直接相连的理想电压表的示数为 .
1.(变压器的工作原理)[2024·泉州七中月考] 如图甲所示，手机置于充电垫上进行无线充电.充电过程中，安装于充电垫内的线圈(线圈1)通过一定频率的正弦交流电，手机内部的受电线圈(线圈2，如图乙所示)产生感应电动势，为手机电池充电，实现能量的传输.下列说法正确的是( )
A.无线充电利用线圈的自感原理
B.充电过程中，穿过线圈2的磁通量不变
C.线圈2产生的电能不可能大于线圈1消耗的电能
D.线圈1和线圈2两端的电压之比等于两线圈的匝数之反比
C
[解析] 线圈1中通正弦交流电，该交流电产生变化的磁场，该磁场穿过线圈2而产生感应电动势对手机充电，无线充电利用的是电磁感应原理(互感原理)，不是自感原理，故A错误；线圈2产生感应电动势对手机充电，穿过线圈2的磁通量一定发生变化，如果穿过线圈2的磁通量不变，则不会产生感应电动势，无法对手机充电，故B错误；充电过程线圈1产生的磁场能有损失、线圈发热也会造成能量损失，因此充电过程线圈2产生的电能不可能大于线圈1消耗的电能，故C正确；充电过程若将两线圈看作理想变压器，则线圈1和线圈2两端的电压之比等于线圈的匝数之比，由于该过程有漏磁，穿过两线圈的磁通量的变化率不同，因此线圈1和线圈2两端的电压之比与线圈的匝数之比成正相关，故D错误.
2.(实验步骤和数据处理)[2024·莆田一中月考] 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，操作步骤如下：
①将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；
②闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；
③将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；
④将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤.
(1) 以上操作的合理顺序是__________(填步骤前的数字序号).
①③②④
[解析] 在“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”的实验中，首先将两个线圈套到可拆变压器的铁芯上；再将匝数较多的一组线圈接到学生电源的交流电源输出端上，另一个作为副线圈，接上小灯泡；闭合电源开关，用多用电表的交流电压挡分别测量原线圈和副线圈两端的电压；最后将原线圈与副线圈对调，重复以上步骤，顺序为①③②④.
(2) 如图所示,在实验中,两线圈的匝数、,当对应原线圈时,原线圈两端电压为,副线圈两端电压为;原线圈与副线圈对调后,原线圈两端电压为时,副线圈两端电压为,那么可初步确定：原线圈与副线圈对调前,变压器原、副线圈两端的电压、与线圈匝数、的关系是________.
[解析] 根据法拉第电磁感应定律可知,原、副线圈的磁通量的变化率相同,则感应电动势的大小与匝数成正比,两线圈的匝数分别为,,当对应原线圈时,,副线圈两端电压,有;当原线圈与副线圈对调后,时,,此时对应,而对应,有.
3.(实验器材和误差分析)[2017·浙江4月选考]
(1) 为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是________(填选项前的字母).
ACE
A.有闭合铁芯的原、副线圈 B.无铁芯的原、副线圈 C.交流电源
D.直流电源 E.多用电表(交流电压挡) F.多用电表(交流电流挡)
[解析] 为了完成变压器的探究，需要使用交流电源，并用多用电表的交流电压挡测电压；为了让变压效果明显，需要选用含有闭合铁芯的原、副线圈，选项A、C、正确.
(2) 用匝数匝和匝的变压器，实验测量数据如下表：
1.80 2.80 3.80 4.90
4.00 6.01 8.02 9.98
根据测量数据可判断连接电源的线圈是____(选填“”或“”).
[解析] 由于有漏磁，所以副线圈测量出的电压应该小于理论值，即为输入端，为输出端.
