菊座理化实验室 物理 · 选择性必修二

探究变压器电压与匝数的关系可探索

变压器 · 原线圈 1200 匝接 12 伏低压交流电,换副线圈匝数看输出电压

输出电压 待测V
匝数比 n₁ : n₂ 待测
状态 未通电

公式值,不是实测

矩形闭合铁芯,左柱绕原线圈,右柱绕副线圈,左边接交流电源,右边接电压表。

先猜副线圈匝数从 100 匝换成 200 匝,输出电压会怎样?

先选一个,再看结论和实验。

结论翻倍。理想变压器的电压比等于匝数比。

第 1 镜 · 装置 铁芯闭合,左柱原线圈 1200 匝接 12 V 低压交流电,右柱副线圈 100 匝,电压表还没读数。

第 1 / 5 镜 · 尚未播放
改变条件
副线圈匝数
原线圈 1200 匝和输入 12 V 固定,只换副线圈

设定副线圈匝数,然后点播放,看电压表指针停在哪里,和匝数比对照。

要点 · 记忆点

交变电流
记住这句

理想变压器,电压比等于匝数比:U₁ / U₂ = n₁ / n₂。

每匝电压相同

闭合铁芯让穿过每一匝的磁通量变化率一样,每匝产生的感应电动势就一样,总电压正比于匝数。

电压比等于匝数比

U₁ / U₂ = n₁ / n₂,也就是 U₂ = U₁n₂ / n₁。原线圈 1200 匝接 12 伏,副线圈 100 匝得 1 伏。

升压还是降压看匝数

副线圈比原线圈少是降压,多是升压。本页三组都是降压;要升压,副线圈匝数就得比原线圈多。

只能变交流

接直流电时铁芯里的磁通量不变,副线圈没有感应电动势,输出为零。变压器改变不了直流电压。

易错变压器不改变功率。理想变压器输入功率等于输出功率,电压升高的同时电流按同样比例减小。学生实验只能用不超过 12 V 的低压交流电源,不能把 220 V 市电接进可拆变压器。

观察什么

换匝数

副线圈从 100 匝换到 200、400 匝,输出电压从 1 伏到 2、4 伏,跟着匝数一起翻倍。

电压表指针

接通电源后指针偏转,输出电压越大,指针从偏左摆到偏右,停的位置跟公式值对上。

电压比与匝数比

三组算下来,电压比依次是 12 : 1、6 : 1、3 : 1,和匝数比完全一样。

这个实验在说明什么

这页要弄明白副线圈的电压从哪来,以及为什么改匝数就能改电压。原线圈 1200 匝接 12 伏低压交流,副线圈换三档,电压表读数跟着走。

原线圈匝数和输入电压都不动,只换副线圈匝数,输出电压的变化就只跟匝数比有关。闭合铁芯让穿过每一匝的磁通量变化率一样,每匝的感应电动势相同,总电压才正比于匝数。

U₁/U₂ = n₁/n₂ 是理想变压器的关系,真实变压器有漏磁和损耗,输出电压会略低,负载越重差得越多。它只能变交流,接直流输出为零;变压器不改变功率,电压升高的同时电流按同样比例减小。

原线圈 1200 匝、输入电压 12 伏是设定值,输出电压按 U₂ = U₁n₂ / n₁ 算出,是公式值。本页按理想变压器计算,真实变压器有漏磁和损耗,输出电压会略低,负载越重差得越多。教材:人教社电子课本 · 物理选择性必修第二册。

讲给家长听

合上这一页,说说理想变压器电压和匝数的关系。

卡住了?看一眼

U₁/U₂ = n₁/n₂,匝数多的那一侧电压高。