《2025年金版教程高中新课程创新导学案高中物理选择性必修第二册人教版》

2. 想一想
如果将变压器的原线圈接到稳恒直流电源上，在副线圈上还能输出电压吗？
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答案： 提示:不能。变压器的工作原理是互感现象，在原线圈上接稳恒直流电源，在铁芯中不会形成变化的磁场,所以在副线圈上不会有感应电动势产生。

探究1 实验:探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。

图1 变压器的示意图


师生互动
活动1:如图1是变压器的示意图，在输入的交流电压一定时，原线圈、副线圈取不同的匝数，副线圈输出的电压也不一样。两个线圈之间没有导线连接，变压器副线圈为什么能输出电流？______________________________
活动2:根据电磁感应定律，通过分析，你认为线圈两端的电压与线圈的匝数可能有什么关系？______________________________
活动3:设计方案来验证上述猜想时要注意什么？利用图2中可拆变压器进行探究有什么优点？______________________________
活动4:这个实验主要测量和记录的物理量有哪些？请画出实验电路图。______________________________
活动5:请根据画出的电路图写出操作步骤，并设计记录数据的表格。______________________________
活动6:本实验中操作时应注意什么？______________________________

答案：
活动1:提示:互感现象是变压器工作的基础。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，所以尽管两个线圈之间没有导线相连，副线圈也能够输出电流。活动2:提示:两线圈中的磁通量变化率$\frac{\Delta\varPhi}{\Delta t}$基本相同，根据电磁感应定律$E = n\frac{\Delta\varPhi}{\Delta t}$，猜想两线圈两端的电压与线圈的匝数成正比。活动3:提示:注意控制变量，例如，保持原线圈输入的电压一定，改变原、副线圈的匝数，测量副线圈两端的电压，找出原、副线圈电压与匝数的关系。可拆变压器能方便地从不同接线柱上选取不同匝数的线圈。活动4:提示:
(1)主要测量和记录的物理量:原线圈的输入电压，原线圈的匝数，副线圈的匝数，副线圈两端的输出电压。
(2)画出电路图如图所示。电路图上要标出两个线圈的匝数、原线圈欲加电压的数值。要事先推测副线圈两端电压的可能数值。 活动5:提示:
(1)组装可拆变压器。
(2)按电路图连接电路，注意原线圈一侧接低压交流电源。
(3)保持原线圈输入的电压一定，用多用电表测出原线圈两端的电压，将数据记入设计的表格。
(4)保持原线圈的匝数不变，多次改变副线圈的匝数，用多用电表测出副线圈两端的电压，将一系列数据记入设计的表格1。表1:保持原线圈匝数$n_1$不变($U_1 = \_\_\_\_\_\_ V,n_1 = \_\_\_\_\_\_$匝)
(5)保持副线圈的匝数不变，多次改变原线圈的匝数，用多用电表测出副线圈两端的电压，将一系列数据记入设计的表格2。表2:保持副线圈匝数$n_2$不变($U_1 = \_\_\_\_\_\_ V,n_2 = \_\_\_\_\_\_$匝)
(6)先将多用电表从电路中断开，然后断开交流电源的开关，拆除电路。
(7)将多用电表的选择开关置于交流电压最大量程挡或“OFF”位置，整理器材。活动6:提示:
(1)连接电路后要由同组的几位同学分别独立检查，并经过确认。只有这时才能接通电源。
(2)为了保证人身安全，只能使用低压交流电源，所用电压不要超过12V;即使这样，通电时也不要用手接触裸露的导线、接线柱。
(3)为了保证多用电表的安全，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。
(4)先拆除多用电表，再断开开关，以免烧坏电表。