《2025年步步高精准讲练物理选择性必修第二册》

二、实验：探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系
1. 实验思路
交变电流通过原线圈时在铁芯中产生变化的磁场，副线圈中产生感应电动势，其两端有输出电压。线圈匝数不同时输出电压不同，实验通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压与匝数的关系。
2. 实验器材
两只多用电表、学生电源（低压交流电源）、开关、可拆变压器（如图甲）、导线若干。

3. 实验步骤
（1）按图乙所示连接好电路，将两个多用电表调到交流电压挡，并记录两个线圈的匝数。
（2）闭合开关，读出两多用电表的电压值，并记录在表格中。
（3）保持原、副线圈匝数不变，多次改变输入电压，记录每次改变后原、副线圈的电压值。
（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。
（5）保持输入电压、副线圈的匝数不变，多次改变原线圈的匝数，记录每次的原线圈匝数和对应的电压值。
4. 实验结论
在误差允许的范围内，原、副线圈的电压之比，等于原、副线圈的匝数比，即$\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{n_{1}}{n_{2}}$。
5. 误差分析
由于存在能量损耗以及漏磁，所以副线圈测得的电压值会小于理论电压值。
6. 注意事项
（1）在改变学生电源的电压、线圈匝数前均要先断开开关，再进行操作。
（2）为了保证人身安全，学生电源的电压不能超过12V，通电时不能用手接触裸露的导线和接线柱。
（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。

答案： 4. $\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{n_{1}}{n_{2}}$ 6.（1）断开 （2）12V （3）大量程

【例 2】（2024·绍兴会稽联盟高二期末）某兴趣小组用如图所示的可拆变压器进行“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”实验。

（1）下列说法正确的是______。
A. 变压器工作时，通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈
B. 变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能
C. 理想变压器的输入功率等于输出功率，没有能量损失
D. 变压器副线圈上不接负载时，原线圈两端电压为零
（2）实际操作中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为 3.0 V，则可推断原线圈的输入电压可能为______。
A. 3.0 V
B. 5.5 V
C. 6.0 V
D. 6.5 V
（1）BC
（2）D

答案： 例2
(1)BC
(2)D
解析
(1)变压器是通过互感原理工作，而不是通过铁芯导电把电能由原线圈输送到副线圈，故A错误；变压器工作时在原线圈上将电能转化为磁场能，在副线圈上将磁场能转化为电能，故B正确；理想变压器忽略能量损失及漏磁，原线圈输入功率等于副线圈输出功率，故C正确；变压器的原线圈两端电压由电源提供，则副线圈上不接负载时，原线圈两端电压不变，不为0，故D错误。
(2)若是理想变压器，则由变压器原、副线圈电压与匝数的关系$\frac{U_1}{U_2}=\frac{n_1}{n_2}，$知当变压器的原线圈接“0”和“8”两个接线柱之间，副线圈接“0”和“4”两个接线柱时，可知原、副线圈匝数比为2:1，副线圈电压为3.0V，则原线圈电压应该为6.0V；实际操作中，变压器不是理想变压器，需要考虑能量损失及漏磁部分，则原线圈所接电压大于6.0V，故选D。