資源簡介

實驗十六　探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系
探究變壓器原線圈電壓一定時，副線圈電壓與線圈匝數的定量關系．
一、實驗裝置圖與操作
裝置圖與方法 操作要領
方法：采用控制變量法 安裝：按照原理裝置圖安裝實驗儀器，其中多用電表選擇交流電壓擋． 操作：①保持原線圈的匝數n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響． ②保持副線圈的匝數n2和原線圈兩端的電壓U1不變，研究原線圈的匝數對副線圈電壓的影響． 列表：把測得的原、副線圈的電壓和匝數記錄到表中，分析電壓與匝數之間的關系．
二、由表格數據得出結論：
原、副線圈的電壓之比與原、副線圈的匝數之比相等．
注意事項
(1)要事先推測副線圈兩端電壓的可能值．
(2)為了人身安全，只能使用低壓交流電壓，所用電壓不要超過12 V，即使這樣，通電時不要用手接觸裸露的導線、接線柱．
(3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定電壓后再選擇適當的擋位進行測量．
誤差分析
(1)由于漏磁，通過原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴格相等造成誤差．
(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)鐵芯中有渦流生熱，造成能量損耗造成誤差．
考點一　教材原型實驗
例 1 某班物理實驗課上，同學們用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數的關系”．可拆變壓器如圖甲、乙所示．
(1)下列說法正確的是________．
A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數小于副線圈匝數
B．變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應當用多用電表的“直流電壓擋”
C．可以先保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，研究副線圈匝數對副線圈電壓的影響
D．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的擋位進行測量
E．變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈
F．變壓器開始正常工作后，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉化成電能，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．原線圈接學生電源的交流輸出端，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力
B．若僅增加原線圈繞制的圈數，小燈泡的亮度將保持不變
C．若僅增加副線圈繞制的圈數，學生電源的過載指示燈可能會亮起
例 2 [2024·福建漳州檢測]某物理小組欲探究變壓器線圈兩端電壓與匝數的關系，提供的實驗器材有：學生電源、可拆變壓器、交流電壓表、若干導線．
圖甲為實驗原理圖，在原線圈A、B兩端加上電壓，用電壓表分別測量原、副線圈兩端的電壓，測量數據如表：
實驗 序號 原線圈匝數 n1＝400 原線圈兩端 電壓U1(V) 副線圈數 n2＝200 副線圈兩端 電壓U2(V) 副線圈數 n3＝1 400 副線圈兩端 電壓U3(V)
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.0
3 12.6 6.2 44.1
請回答下列問題：
(1)在圖乙中，應將A、B分別與________(填“a、b”或“c、d”)連接．
(2)根據上表數據得出的實驗結論是：在實驗誤差允許范圍內，變壓器原、副線圈的電壓之比等于________．
(3)在實驗序號為2的測量中，若把圖丙中的可移動鐵芯取走，副線圈匝數n2＝200，則副線圈兩端電壓________(填正確答案標號)．
A．一定小于4.0 V
B．一定等于4.0 V
C．一定大于4.0 V
例 3 在“探究變壓器原、副線圈電壓和匝數的關系”實驗中，可拆變壓器如圖所示．
(1)本實驗要通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓比與匝數比的關系，實驗中需要運用的科學方法是________；
A．控制變量法
B．等效替代法
C．整體隔離法
(2)為了減少渦流的影響，鐵芯應該選擇________；
A.整塊硅鋼鐵芯
B．整塊不銹鋼鐵芯
C．絕緣的硅鋼片疊成
D．絕緣的銅片疊成
(3)以下給出的器材中，本實驗需要用到的有________；
(4)下列做法正確的是________；
A．為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12 V
B．為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測
C．觀察兩個線圈的導線，發現粗細不同，導線粗的線圈匝數多
D．變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈
(5)在實際實驗中將電源接在原線圈的“0”和“800”兩個接線柱上，用電表測得副線圈的“0”和“400”兩個接線柱之間的電壓為3.0 V，則原線圈的輸入電壓可能為________(填選項前字母)．
A．1.5 V B．3.0 V
C．6.0 V D．7.0 V
考點二　探索創新實驗
例 4 小華同學做了探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數關系的實驗，請回答以下問題：
(1)本實驗中需要測量電壓，則在如圖所示的器材中，應________．
A．選甲圖中的器材
B．選乙圖中的器材
C．都可以選
D．都不能選
(2)小華在做本實驗時，選擇的原線圈為100匝，副線圈為200匝；他將原線圈接入學生電源中的交流電壓“6 V”擋位，用合適的電表測量出副線圈的電壓為13 V，則下列敘述可能符合實際情況的一項是________．
A．變壓器的鐵芯沒有閉合
B．一定是電壓的測量出了問題
C．副線圈實際匝數與標注的“200”不符，應該小于200匝
D．學生電源實際輸出電壓大于標注的“6 V”
(3)用匝數na＝100匝和nb＝200匝的變壓器，實驗測量數據如表，
U1/V 1.60 2.50 3.70 4.60
U2/V 3.70 5.30 7.60 9.70
根據測量數據可判斷連接電源的線圈是________(選填“na”或“nb”)．
例 5 某學生選用匝數可調的可拆變壓器(該變壓器視為理想變壓器)，如圖甲所示，做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗時，保持原線圈匝數和電壓不變，改變副線圈的匝數，可以研究副線圈匝數對輸出電壓的影響．
(1)以U2為縱坐標，n2為橫坐標．在圖乙中畫出變壓器的輸出電壓U2與匝數n2關系圖像的示意圖，并說明U2 - n2圖像斜率的物理意義．
(2)設變壓器原線圈的匝數為n1，感應電動勢為E1，端電壓為U1；副線圈的匝數為n2，感應電動勢為E2，端電壓為U2.請理論推導理想變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系．
(3)如圖丙、丁所示，是電壓互感器和電流互感器的原理圖(“○”中的電表未畫出)，根據它們的工作原理填寫下列表格．
“○”中所用的電表(選填“電壓表”或“電流表”) 比較原線圈與副線圈導線的粗細(選填“較粗”或“較細”)
丙
丁
[試答]
實驗十六　探究變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系
關鍵能力·分層突破
考點一
例1　解析：(1)為確保實驗安全，應該降低輸出電壓，實驗中要求原線圈匝數大于副線圈匝數，故A錯誤；變壓器只能改變交流電的電壓，原線圈輸入交流電壓，副線圈輸出交流電壓，應用多用電表的“交流電壓擋”測量，故B錯誤；研究變壓器電壓和匝數的關系，用到控制變量法，可以先保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，研究副線圈匝數對副線圈電壓的影響，故C正確；為了保護電表，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的擋位進行測量，故D正確；變壓器的工作原理是電磁感應現象，即不計各種損耗，在原線圈上將電能轉化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用，不是鐵芯導電，傳輸電能，故E錯誤，F正確．
(2)與變壓器未通電時相比較，通電時，線圈產生磁性，對橫條鐵芯具有吸引力，若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費力，故A正確；增加原線圈繞制的圈數，根據變壓比可知，輸出電壓減小，燈泡的亮度降低，故B錯誤；增加副線圈繞制的圈數，根據變壓比可知，輸出電壓增大，根據歐姆定律可知，輸出電流增大，根據變流比可知，輸入電流增大，學生電源的過載指示燈可能會亮起，故C正確．
答案：(1)CDF　(2)AC
例2　解析：(1)在探究變壓器線圈兩端電壓與匝數的關系的實驗中，原線圈兩端應接入交變電流，故應A、B分別與c、d連接；
(2)根據題表中的數據可知，在實驗誤差允許范圍內，＝＝，得出結論：在實驗誤差允許范圍內，變壓器原、副線圈的電壓之比等于兩個線圈的匝數之比；
(3)若把題圖丙中的可移動鐵芯取走，磁損耗變大，原線圈中磁通量變化率比副線圈磁通量變化率大，根據法拉第電磁感應定律知，副線圈兩端電壓一定小于4.0 V，故選A.
答案：(1)c、d　(2)兩個線圈的匝數之比　(3)A
例3　解析：(1)本實驗要通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓比與匝數比的關系，實驗中需要運用的科學方法是控制變量法，故選A.
(2)變壓器鐵芯的材料要選擇磁性材料，為防止出現渦流，選擇用絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯，故C正確，A、B、D錯誤．
(3)實驗中需要交流電源和交流電壓表，不需要干電池和直流電壓表，故選BD.
(4)變壓器改變的是交流電壓，因此為了人身安全，只能使用低壓交流電源，所用電壓不能超過12 V，若用直流電源，變壓器不能工作，故A錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最大量程擋試測，再選用恰當的擋位進行測量，故B正確；觀察兩個線圈的導線，發現粗細不同，由變壓器工作原理知＝，可知匝數少的電流大，則導線越粗，即導線粗的線圈匝數少，故C錯誤；變壓器的工作原理是電磁感應現象，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用，不是鐵芯導電，傳輸電能，故D錯誤．
(5)若是理想變壓器，則由變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系有＝，若變壓器的原線圈接“0”和“800”兩個接線柱，副線圈接“0”和“400”兩個接線柱，可知原、副線圈的匝數比為2∶1，副線圈的電壓為3 V，則原線圈的電壓為U1＝2×3 V＝6 V，考慮到不是理想變壓器，有漏磁等現象，則原線圈所接的電源電壓大于6 V，可能為7 V，故D正確．
答案：(1)A　(2)C　(3)BD　(4)B　(5)D
考點二
例4　解析：(1)由題圖可知，甲圖是多用電表，而乙圖是電壓表，實驗需要測量交流電壓，因此選用甲圖，故A正確，B、C、D錯誤．
(2)根據理想變壓器的原、副線圈的電壓與其匝數關系式＝，若變壓器的鐵芯沒有閉合，副線圈的輸出電壓小于12 V，A錯誤；若是電壓的測量出了問題，應該是小于12 V，不應該大于12 V，B錯誤；副線圈實際匝數與標注的“200”不符，若小于200匝，由以上公式可知，副線圈的電壓小于12 V，C錯誤；若學生電源實際輸出電壓大于標注的“6 V”，由以上公式可知，副線圈的電壓可能為13 V，D正確．
(3)根據題意，電壓比與匝數比不相等，可知該變壓器為非理想變壓器，考慮到變壓器有漏磁、鐵芯發熱、導線發熱等影響，判斷出U2為原線圈上電壓大小，則判斷出接電源的是nb.
答案：(1)A　(2)D　(3)nb
例5　
解析：(1)根據題意作出圖像如圖所示．
U2 - n2圖像斜率的物理意義表示每匝線圈產生的電壓．
(2)由于互感現象沒有漏磁，原、副線圈中的每匝線圈都具有相同的，根據法拉第電磁感應定律有E1＝n1，E2＝n2，所以聯立有＝.
由于不計原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端電壓U1＝E1，副線圈兩端電壓U2＝E2，所以有＝.
(3)根據電壓互感器和電流互感器原理和特點可填表如下：
“○”中所用的電表(選填“電壓表”或“電流表”) 比較原線圈與副線圈導線的粗細(選填“較粗”或“較細”)
丙 電壓表 較細
丁 電流表 較粗
答案：(1)圖見解析，物理意義為每匝線圈的電壓　(2)推導過程見解析　(3)見解析(共33張PPT)
實驗十六　探究變壓器原、
副線圈電壓與匝數的關系

素養目標
探究變壓器原線圈電壓一定時，副線圈電壓與線圈匝數的定量關系．
必備知識·自主落實
關鍵能力·分層突破
必備知識·自主落實
一、實驗裝置圖與操作
裝置圖與方法 操作要領
方法：采用控制變量法 安裝：按照原理裝置圖安裝實驗儀器，其中多用電表選擇交流電壓擋．
操作：①保持原線圈的匝數n1和電壓U1不變，改變副線圈的匝數n2，研究n2對副線圈電壓U2的影響．
②保持副線圈的匝數n2和原線圈兩端的電壓U1不變，研究原線圈的匝數對副線圈電壓的影響．
列表：把測得的原、副線圈的電壓和匝數記錄到表中，分析電壓與匝數之間的關系．
二、由表格數據得出結論：
原、副線圈的電壓之比與原、副線圈的匝數之比相等．
注意事項
(1)要事先推測副線圈兩端電壓的可能值．
(2)為了人身安全，只能使用低壓交流電壓，所用電壓不要超過12 V，即使這樣，通電時不要用手接觸裸露的導線、接線柱．
(3)為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測，大致確定電壓后再選擇適當的擋位進行測量．
誤差分析
(1)由于漏磁，通過原、副線圈的每一匝的磁通量不嚴格相等造成誤差．
(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)鐵芯中有渦流生熱，造成能量損耗造成誤差．
關鍵能力·分層突破
考點一　教材原型實驗
例 1 某班物理實驗課上，同學們用可拆變壓器探究“變壓器的電壓與匝數的關系”．可拆變壓器如圖甲、乙所示．
(1)下列說法正確的是________．
A．為確保實驗安全，實驗中要求原線圈匝數小于副線圈匝數
B．變壓器的原線圈接低壓交流電，測量副線圈電壓時應當用多用電表的“直流電壓擋”
C．可以先保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，研究副線圈匝數對副線圈電壓的影響
D．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的擋位進行測量
E．變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈
F．變壓器開始正常工作后，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用
CDF
解析：(1)為確保實驗安全，應該降低輸出電壓，實驗中要求原線圈匝數大于副線圈匝數，故A錯誤；變壓器只能改變交流電的電壓，原線圈輸入交流電壓，副線圈輸出交流電壓，應用多用電表的“交流電壓擋”測量，故B錯誤；研究變壓器電壓和匝數的關系，用到控制變量法，可以先保持原線圈電壓、匝數不變，改變副線圈的匝數，研究副線圈匝數對副線圈電壓的影響，故C正確；為了保護電表，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的擋位進行測量，故D正確；變壓器的工作原理是電磁感應現象，即不計各種損耗，在原線圈上將電能轉化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用，不是鐵芯導電，傳輸電能，故E錯誤，F正確．
(2)如圖丙所示，某同學自己繞制了兩個線圈套在可拆變壓器的鐵芯上．原線圈接學生電源的交流輸出端，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力
B．若僅增加原線圈繞制的圈數，小燈泡的亮度將保持不變
C．若僅增加副線圈繞制的圈數，學生電源的過載指示燈可能會亮起
AC
解析：(2)與變壓器未通電時相比較，通電時，線圈產生磁性，對橫條鐵芯具有吸引力，若將可拆變壓器上端的橫條鐵芯取下將更費力，故A正確；增加原線圈繞制的圈數，根據變壓比可知，輸出電壓減小，燈泡的亮度降低，故B錯誤；增加副線圈繞制的圈數，根據變壓比可知，輸出電壓增大，根據歐姆定律可知，輸出電流增大，根據變流比可知，輸入電流增大，學生電源的過載指示燈可能會亮起，故C正確．
例 2 [2024·福建漳州檢測]某物理小組欲探究變壓器線圈兩端電壓與匝數的關系，提供的實驗器材有：學生電源、可拆變壓器、交流電壓表、若干導線．
圖甲為實驗原理圖，在原線圈A、B兩端加上電壓，用電壓表分別測量原、副線圈兩端的電壓，測量數據如表：
實驗 序號 原線圈匝數 n1＝400 原線圈兩端 電壓U1(V) 副線圈數 n2＝200 副線圈兩端 電壓U2(V) 副線圈數
n3＝1 400
副線圈兩端
電壓U3(V)
1 5.8 2.9 20.3
2 8.0 4.0 28.0
3 12.6 6.2 44.1
請回答下列問題：
(1)在圖乙中，應將A、B分別與________(填“a、b”或“c、d”)連接．
(2)根據上表數據得出的實驗結論是：在實驗誤差允許范圍內，變壓器原、副線圈的電壓之比等于_________________．
(3)在實驗序號為2的測量中，若把圖丙中的可移動鐵芯取走，副線圈匝數n2＝200，則副線圈兩端電壓________(填正確答案標號)．
A．一定小于4.0 V
B．一定等于4.0 V
C．一定大于4.0 V
c、d
兩個線圈的匝數之比
A
解析：(1)在探究變壓器線圈兩端電壓與匝數的關系的實驗中，原線圈兩端應接入交變電流，故應A、B分別與c、d連接；
(2)根據題表中的數據可知，在實驗誤差允許范圍內，＝＝，得出結論：在實驗誤差允許范圍內，變壓器原、副線圈的電壓之比等于兩個線圈的匝數之比；
(3)若把題圖丙中的可移動鐵芯取走，磁損耗變大，原線圈中磁通量變化率比副線圈磁通量變化率大，根據法拉第電磁感應定律知，副線圈兩端電壓一定小于4.0 V，故選A.
例 3 在“探究變壓器原、副線圈電壓和匝數的關系”實驗中，可拆變壓器如圖所示．
(1)本實驗要通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓比與匝數比的關系，實驗中需要運用的科學方法是________；
A．控制變量法
B．等效替代法
C．整體隔離法
(2)為了減少渦流的影響，鐵芯應該選擇________；
A.整塊硅鋼鐵芯
B．整塊不銹鋼鐵芯
C．絕緣的硅鋼片疊成
D．絕緣的銅片疊成
A
C
解析：(1)本實驗要通過改變原、副線圈匝數，探究原、副線圈的電壓比與匝數比的關系，實驗中需要運用的科學方法是控制變量法，故選A.
(2)變壓器鐵芯的材料要選擇磁性材料，為防止出現渦流，選擇用絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯，故C正確，A、B、D錯誤．
(3)以下給出的器材中，本實驗需要用到的有________；
解析：實驗中需要交流電源和交流電壓表，不需要干電池和直流電壓表，故選BD.
BD
(4)下列做法正確的是________；
A．為了人身安全，只能使用低壓直流電源，所用電壓不要超過12 V
B．為了多用電表的安全，使用交流電壓擋測電壓時，先用最大量程擋試測
C．觀察兩個線圈的導線，發現粗細不同，導線粗的線圈匝數多
D．變壓器開始正常工作后，鐵芯導電，把電能由原線圈輸送到副線圈
(5)在實際實驗中將電源接在原線圈的“0”和“800”兩個接線柱上，用電表測得副線圈的“0”和“400”兩個接線柱之間的電壓為3.0 V，則原線圈的輸入電壓可能為________(填選項前字母)．
A．1.5 V B．3.0 V
C．6.0 V D．7.0 V
B
D
解析：(4)變壓器改變的是交流電壓，因此為了人身安全，只能使用低壓交流電源，所用電壓不能超過12 V，若用直流電源，變壓器不能工作，故A錯誤；使用多用電表測電壓時，先用最大量程擋試測，再選用恰當的擋位進行測量，故B正確；觀察兩個線圈的導線，發現粗細不同，由變壓器工作原理知＝，可知匝數少的電流大，則導線越粗，即導線粗的線圈匝數少，故C錯誤；變壓器的工作原理是電磁感應現象，若不計各種損耗，在原線圈上將電能轉化成磁場能，在副線圈上將磁場能轉化成電能，鐵芯起到“傳遞”磁場能的作用，不是鐵芯導電，傳輸電能，故D錯誤．
(5)若是理想變壓器，則由變壓器原、副線圈電壓與匝數的關系有＝，若變壓器的原線圈接“0”和“800”兩個接線柱，副線圈接“0”和“400”兩個接線柱，可知原、副線圈的匝數比為2∶1，副線圈的電壓為3 V，則原線圈的電壓為U1＝2×3 V＝6 V，考慮到不是理想變壓器，有漏磁等現象，則原線圈所接的電源電壓大于6 V，可能為7 V，故D正確．
考點二　探索創新實驗
例 4 小華同學做了探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數關系的實驗，請回答以下問題：
(1)本實驗中需要測量電壓，則在如圖所示的器材中，應________．
A．選甲圖中的器材
B．選乙圖中的器材
C．都可以選
D．都不能選
A
解析：(1)由題圖可知，甲圖是多用電表，而乙圖是電壓表，實驗需要測量交流電壓，因此選用甲圖，故A正確，B、C、D錯誤．
(2)小華在做本實驗時，選擇的原線圈為100匝，副線圈為200匝；他將原線圈接入學生電源中的交流電壓“6 V”擋位，用合適的電表測量出副線圈的電壓為13 V，則下列敘述可能符合實際情況的一項是________．
A．變壓器的鐵芯沒有閉合
B．一定是電壓的測量出了問題
C．副線圈實際匝數與標注的“200”不符，應該小于200匝
D．學生電源實際輸出電壓大于標注的“6 V”
D
解析：(2)根據理想變壓器的原、副線圈的電壓與其匝數關系式＝，若變壓器的鐵芯沒有閉合，副線圈的輸出電壓小于12 V，A錯誤；若是電壓的測量出了問題，應該是小于12 V，不應該大于12 V，B錯誤；副線圈實際匝數與標注的“200”不符，若小于200匝，由以上公式可知，副線圈的電壓小于12 V，C錯誤；若學生電源實際輸出電壓大于標注的“6 V”，由以上公式可知，副線圈的電壓可能為13 V，D正確．
(3)用匝數na＝100匝和nb＝200匝的變壓器，實驗測量數據如表，
根據測量數據可判斷連接電源的線圈是________(選填“na”或“nb”)．
U1/V 1.60 2.50 3.70 4.60
U2/V 3.70 5.30 7.60 9.70
nb
解析：根據題意，電壓比與匝數比不相等，可知該變壓器為非理想變壓器，考慮到變壓器有漏磁、鐵芯發熱、導線發熱等影響，判斷出U2為原線圈上電壓大小，則判斷出接電源的是nb.
例 5 某學生選用匝數可調的可拆變壓器(該變壓器視為理想變壓器)，如圖甲所示，做“探究變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系”的實驗時，保持原線圈匝數和電壓不變，改變副線圈的匝數，可以研究副線圈匝數對輸出電壓的影響．
(1)以U2為縱坐標，n2為橫坐標．在圖乙中畫出變壓器的輸出電壓U2與匝數n2關系圖像的示意圖，并說明U2 - n2圖像斜率的物理意義．
物理意義為每匝線圈的電壓
解析：(1)根據題意作出圖像如圖所示．
U2 - n2圖像斜率的物理意義表示每匝線圈產生的電壓．
(2)設變壓器原線圈的匝數為n1，感應電動勢為E1，端電壓為U1；副線圈的匝數為n2，感應電動勢為E2，端電壓為U2.請理論推導理想變壓器線圈兩端的電壓與匝數的關系．
(3)如圖丙、丁所示，是電壓互感器和電流互感器的原理圖(“○”中的電表未畫出)，根據它們的工作原理填寫下列表格．
“○”中所用的電表(選填“電壓表”或“電流表”) 比較原線圈與副線圈導線的粗細(選填“較粗”或“較細”)
丙
丁
解析：(1)根據題意作出圖像如圖所示．
U2 - n2圖像斜率的物理意義表示每匝線圈產生的電壓．
(2)由于互感現象沒有漏磁，原、副線圈中的每匝線圈都具有相同的，根據法拉第電磁感應定律有E1＝n1，E2＝n2，所以聯立有＝.
由于不計原、副線圈的電阻，因此原線圈兩端電壓U1＝E1，副線圈兩端電壓U2＝E2，所以有＝.
(3)根據電壓互感器和電流互感器原理和特點可填表如下：
“○”中所用的電表(選填“電壓表”或“電流表”) 比較原線圈與副線圈導線的粗細(選填“較粗”或“較細”)
丙 電壓表 較細
丁 電流表 較粗

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