物理试题情境必须真实
——谈“日字形”铁芯变压器
2021-12-09马俊杰石小明
物理教师 2021年11期
马俊杰 石小明
(1.丹阳市教师发展中心,江苏 丹阳 212300;2.江苏省丹阳高级中学,江苏 丹阳 212300)
物理学是一门基于观察与实验、运用相关模型和数学工具进行推理和论证的自然科学.实验和理论推导两者相辅相成,实验现象建构出相应的理论,理论必须由实验来验证.一些理论上推导可行的,但是在实际情境中,由于一些实际应用与理论情况有微小差别,也会带来结果的不同,因此一些物理试题情境的建立,必须要经过真实的实验来验证.下面就用一道例题来进行说明.
例题.在绕制变压器时,某人误将两个线圈绕在图1所示变压器铁芯的左右两个臂上,当通以变变电流时,每个线圈产生的磁通量只有一半通过另一个线圈;另一半通过中间的臂.已知线圈1、2的匝数之比N1∶N2=2∶1,若输入端接入电压有效值为220V交变电流,下述说法中正确的是

图1
(A)线圈1为输入端,线圈2接55Ω电阻,电阻热功率为55W.
(B)线圈1为输入端,线圈2接10μF电容,电容耐压值为55V.
(C)线圈2为输入端,线圈1接55Ω电阻,电阻热功率为220W.
(D)线圈2为输入端,线圈1接10μF电容,电容耐压值为 2 20V.
这一例题提供的参考答案是(A)、(D)(解答过程略),该答案是否正确,我们可以通过实验来进行验证.为了更好地探究日字型变压器多磁路磁通量的分配关系,笔者特制作了一款实验器材进行探索,图2是实验装置的电路原理图(图中电阻数值单位为Ω).

图2 电路原理图
图3是实验器材的安装示意图.

图3 安装示意图
器材的材料包括:舌宽24cm,叠厚30cm的铁芯一个,并用0.89mm的漆包线在中间的铁芯上绕600匝,300处抽头,两边的铁芯上各绕300匝,组成日字型变压器;……
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