课程基本信息
课例编号
2020QJ11WLRJ060
学科
物理
年级
高二
学期
2020-2021上学期
课题
变压器1
教科书
书名：普通中学教科书《物理》必修第三册
出版社：人民教育出版社
出版日期：
2020
年
5月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
课后练习
1、为完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”的实验，必须要选用的是____多选。
A.有闭合铁芯的原副线圈??
B.无铁芯的原副线圈
C.交流电源?
?
D.直流电源
E.多用电表交流电压挡?
??
F.多用电表交流电流挡。
用匝数na=60匝和nb=120匝的变压器，实验测量数据如下表，根据测量数据可判断连接电源的线圈是____填na或nb。?
Ua/V1.802.803.804.90Ub/V4.006.018.029.98
2、用如图所示的装置做“探究感应电流方向的规律”实验，磁体从靠近线圈的上方静止下落。当磁体运动到如图所示的位置时，流过线圈的感应电流方向从____填“a到b”或“b到a”。在磁体穿过整个线圈的过程中，传感器显示的电流i随时间t的图像应该是____。
3、如图所示，一台理想变压器的原副线圈的匝数比n1：n2=40:1为，在副线圈两端接有“6V,40W”的电灯泡。若灯泡正常发光，则下列说法中正确的是
A.
在原副线圈中，通过每匝线圈的磁通量时时刻刻都相同
B.
通过原副线圈的交变电流的频率相同
C.
变压器输入电压的最大值为240V
D.
变压器输入功率为40W
课后练习解析和答案
1、答案：ACE，nb
解析：为了完成变压器的探究，需要使用交流电源变压，交流电压的多用电表，为了让变压效果明显需要含有闭合铁芯的原副线圈，因此必须要选用的是ACE；由于有漏磁，所以副线圈测量电压应该小于理论变压值，即nb为输入端，na为输出端。
2、到a；A。
根据楞次定律，结合磁铁的N、S极，即可判定线圈内部感应电流方向，再由磁铁在线圈内部，没有磁通量变化，不会产生感应电流，及法拉第电磁感应定律，即可求解。
磁体从靠近线圈的上方静止下落，当磁体运动到如图所示的位置时，依据楞次定律，感应磁场方向向下，根据螺旋定则，则感应电流方向盘旋而上，即流过线圈的感应电流方向为“b到a”；
当磁铁完全进入线圈内时，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流，则磁铁会加速运动，当到达线圈底部时，磁通量变化率大于磁铁进入线圈时位置，依据法拉第电磁感应定律，则到达底部的感应电流较大，
再由楞次定律可知，进与出的感应电流方向相反，故A正确，BCD错误。
故选A。
3、答案：ABD
解析：
理想变压器的工作原理是原线圈输入变化的电流时，导致副线圈的磁通量发生变化，从而导致副线圈中产生感应电动势．而副线圈中的感应电流的变化，又导致在原线圈中产生感应电动势．根据电压与匝数成正比和输入功率等于输出功率即可求得结论．理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，即电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，最大值和有效值之间的关系即可解决本题．
A、原副线圈磁场都在铁芯中，所以原副线圈的磁场相同，通过每匝线圈的磁通量也相同，故A正确；
B、变压器不变改变电流的额频率，通过原副线圈的电流频率相同，故B正确；
C、副线圈两端接有“6V、40W”的电灯泡，且恰能正常发光．则副线圈的电压为，即副线圈电压有效值是6V，
变压器的原副线圈的匝数比为n1：n2=40:1，
根据电压与匝数成正比得原线圈电压，U1=6V×40所以原线圈电压有效值是240V，故C错误；
D、理想变压器的输入功率等于输出功率，即等于灯泡正常发光时的功率40W，故D正确；课程基本信息
课例编号
2020QJ11WLRJ061
学科
物理
年级
高二
学期
2020-2021上学期
课题
变压器2
教科书
书名：普通中学教科书《物理》选择性必修第二册
出版社：人民教育出版社
出版日期：
2020
年
5月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
学习目标
目标一：通过对实际问题的分析，掌握推导理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系的思路和方法。
目标二：通过对自耦变压器、电压互感器、电流互感器的工作原理、装置特点、接入电路特点及其作用的分析，深刻理解与运用理想变压器的相关知识，体会科学、技术、社会三者的关系，逐步形成良好的科学态度；
目标三：通过对无线充电技术的了解，掌握运用所学知识处理新情景中新问题的能力。
课前学习任务
学习任务：复习变压器相关规律
问题1：画出变压器示意图，并标上物理量的字母
问题2：变压器原、副线圈电压与匝数关系
问题3：什么是理想变压器
问题4：理想变压器忽略了哪些能量损耗？
课上学习任务
【学习任务一】推导理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系
【学习任务二】理想变压器相关规律
问题1：电压与匝数关系
问题2：频率关系
问题3：功率关系
问题4：电流与匝数关系
【学习任务三】
想一想：某同学类比一个原线圈、一个副线圈理想变压器的规律得出这个理想变压器中电压与匝数的关系为
U1:U2：U3=n1：n2：n3
电流与匝数的关系为
I1:I2:I3=n3:n2:n1
你觉得他的说法对吗？如果对，请给出证明；如果不对，请推导出正确的关系。
【学习任务四】
想一想：如图是街头变压器通过降压给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R0表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，图中各表的读数如何变化？
【学习任务五】电流互感器
右图装置能否实现测量上面那个回路的电流呢？你能说说原理吗？这个装置能测大电流还是小电流？这个装置怎么改造就可以测大电流？
【学习任务六】电流互感器
想一想：如果现在有一个较大的待测电压，比如高压输电线上的电压达到上万伏，已经超出了电压表的量程，你能否设计一个装置使得这个电压能够被测量？
推荐的学习资源
自制钳式电流表
https://www.bilibili.com/video/BV1J7411T7rX?from=search&seid=10620662366685965593课程基本信息
课例编号
2020QJ11WLRJ060
学科
物理
年级
高二
学期
2020-2021上学期
课题
变压器1
教科书
书名：普通中学教科书《物理》选择性必修第二册
出版社：人民教育出版社
出版日期：
2020
年
5月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
学习目标
目标一：知道变压器的工作原理和理想变压器原、副线圈电压与匝数的关系，会用能量的观点理解变压器的工作原理。
目标二：知道理想变压器是忽略了能量损失的一种理想模型，进一步体会建立理想模型这种思维方法。
目标三：经历探究变压器原、副线圈电压与匝数关系的过程，进一步提高科学探究的能力。
目标四：在实验中要养成避免触电和安全使用电表的习惯，养成尊重实验数据的严谨科学态度。
课前学习任务
学习任务：复习电磁感应定律
问题1：什么是电磁感应现象？
问题2：产生感应电流的条件是？
问题3：如何判断感应电流的方向？
问题4：如何计算感应电流的大小？
课上学习任务
【学习任务一】变压器结构
问题1：变压器由哪些部件组成？
问题2：两个线圈分别叫什么？
问题3：线圈上所标数字的含义？
问题4：怎样区分原线圈和副线圈？
问题5：变压器的示意图怎么画？在电路中的符号是怎样的？
问题6：变压器原、副线圈不在一个回路中，是如何传递能量的？
问题7：如果将原线圈接在直流电源上，变压器可以工作吗？
【学习任务二】建立理想变压器模型
问题1：变压器工作过程中，有一部分能量损耗掉了。哪里会有能量损耗呢？
问题2：如何减小这些能量损耗？
【学习任务三】
尝试从理论上推导出理想变压器原、副线圈中电流大小与它们的线圈匝数间的关系。
【学习任务四】实验：探究变压器电压与匝数比的关系
1、设计并画出实验电路
2、设计并画出实验数据记录表格
3、观看实验视频，并在表格中记录数据
4、通过实验数据分析，验证理论推导结果
【学习任务五】解决最初提出的问题
如何保证在输入电压为20kV时，输出电压为550kV？
推荐的学习资源
自制变压器
https://www.bilibili.com/video/BV1aA411b7pC?from=search&seid=14068689272701685283课程基本信息
课例编号
2020QJ11WLRJ061
学科
物理
年级
高二
学期
2020-2021上学期
课题
变压器2
教科书
书名：普通中学教科书《物理》必修第三册
出版社：人民教育出版社
出版日期：
2020
年
5月
学生信息
姓名
学校
班级
学号
课后练习
1、如图所示，、是高压输电线，图中两电表示数分别是220V和10A，已知甲图中原?副线圈匝数比为?100：1，乙图中原副线圈匝数比为1：10，则
A.
甲图中的电表是电压表，输电电压为22000V
B.
甲图是电流互感器．输电电流是100A
C.
乙图中的电表是电压表，输电电压为22000V
D.
乙图是电流互感器，输电电流是100A
2、为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡、，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示．当开关S闭合后
A.
示数变大，与示数的比值不变
B.
示数变大，与示数的比值变大
C.
示数变小，与示数的比值变大
D.
示数不变，与示数的比值不变
课后练习解析和答案
1、答案：AD
解析：A、根据变压器电压表等于匝数比，有，故A正确。
B、甲图是电压互感器。故B错误。
C、乙图是电流互感器，电表是电流表。故C错误。
D、只有一个副线圈的变压器，电流比等于匝数的反比，有，故D正确。
甲图是电压互感器，乙图是电流互感器．变压器原副线圈的电压比等于匝数比．只有一个副线圈的变压器，原副线圈中的电流比等于匝数的反比．
电压互感器原线圈并接在两个输电线上，原线圈的匝数比副线圈的匝数多，是降压变压器，把高电压降低成低电压，副线圈接电压表．电流互感器原线圈串接在某一根输电线中，原线圈匝数比副线圈匝数少，原线圈中是大电流，副线圈中是小电流，副线圈接的是电流表．
2、答案：AD
解析：由于理想变压器原线圈接到电压有效值不变，则副线圈电压不变，示数不变，与示数的比值不变，C错误、D正确。
开关S闭合后，变压器副线圈的负载电阻减小，不变，由欧姆定律可得示数变大，由于理想变压器，与示数的比值不变，所以与示数的比值不变，A正确、B错误。所以AD正确。
和闭合电路中的动态分析类似，可以根据的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，在根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况．
电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法。
