探究变压器电压与匝数的关系

实验目的

探究变压器原、副线圈的电压与匝数的关系,体会控制变量法。

实验原理

原线圈通入交流电后,铁芯中产生变化的磁通量,在副线圈中产生感应电动势。对于理想变压器,原、副线圈的电压之比等于匝数之比:U1/U2 = n1/n2。实际变压器存在漏磁和线圈发热等损耗,测得的 U2 往往略小于理想值。

实验器材

• 可拆变压器(原、副线圈和铁芯)
• 低压交流电源(学生电源)
• 多用电表(交流电压挡)
• 导线若干
• 开关

实验步骤

1. 把原线圈接到低压交流电源,副线圈接到交流电压表
2. 保持原线圈匝数 n1 和电压不变,改变副线圈匝数 n2,记录 U2
3. 保持副线圈匝数 n2 不变,改变原线圈匝数 n1,记录 U1 和 U2
4. 计算每组数据的 U1/U2 和 n1/n2
5. 比较两个比值,归纳规律

实验现象与结论

在误差允许范围内,U1/U2 与 n1/n2 近似相等。副线圈匝数多于原线圈时电压升高,少于原线圈时电压降低。实测的 U2 一般略小于理想值,原因是存在漏磁和能量损耗。

注意事项

• 原线圈只接低压交流电,电压不要超过 12 V
• 不得接直流电源,也不得接家庭电路
• 先选大量程测量,再换合适量程
• 通电时不要触碰裸露的接线柱和导线

常见问题

为什么变压器不能接直流电?

直流电产生的磁通量恒定,副线圈中没有感应电动势,且原线圈电阻小,电流过大会烧坏线圈。

为什么测得的电压比与匝数比不完全相等?

实际变压器有漏磁、线圈电阻发热和铁芯损耗,所以副线圈电压略小于理想值。