人教版高中物理选修3-2全书重难点突破--第19讲巧妙入手分析变压器动态变化问题

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人教版高中物理选修3-2知识点整理及重点题型梳理] 互感和自感、涡流

人教版高中物理选修3-2知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习互感和自感、涡流【学习目标】1、知道什么是互感现象和自感现象。

2、知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。

3、能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因。

4、知道涡流是如何产生的，知道涡流对人类有利和有害的两方面，以及如何利用涡流和防止涡流。

【要点梳理】要点一、互感现象两个线圈之间没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感，产生的感应电动势叫互感电动势。

要点诠释：（1）互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。

（2）互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。

变压器就是利用互感现象制成的。

（3）在电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，应设法减小电路间的互感。

要点二、自感现象1．实验如图甲所示，首先闭合S 后调节R ，使12A A 、亮度相同，然后断开开关。

再次闭合S ，灯泡2A 立刻发光，而跟线圈L 串联的灯泡1A 却是逐渐亮起来的。

如图乙所示电路中，选择适当的灯泡A 和线圈L ，使灯泡A 的电阻大于线圈L 的直流电阻。

断开S 时，灯A 并非立即熄灭，而是闪亮一下再逐渐熄灭。

图甲实验叫通电自感。

在闭合开关S 的瞬间，通过线圈L 的电流发生变化而引起穿过线圈L 的磁通量发生变化，线圈L 中产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，通过灯泡1A 的电流只能逐渐增大，所以1A 只能逐渐变亮。

图乙实验叫断电自感。

断开S 的瞬间，通过线圈L 的电流减弱，穿过线圈的磁通量很快减小，线圈L 中出现感应电动势。

虽然电源断开，但由于线圈L 中有感应电动势，且和A 组成闭合电路，使线圈中的电流反向流过灯A ，并逐渐减弱由于L 的直流电阻小于灯A 的电阻，其原电流大于通过灯A 的原电流，故灯闪亮一下后才逐渐熄灭。

人教版高中物理选修3-2《变压器》

U2
课堂练习和课外作业
课堂练习：1. P44 问题与练习第2题，有些机床为了安全，照明用的电压是36V，这个电压是把380V的电
压降压后得到的。如果变压器的原线圈是1140匝，副
线圈是多少匝？ 380V= U1 n1
解析：
依题意，有n1=1140匝，U2
=36V ,U1=380V求n2 =？
一、远距离输电的困难
1、实际需要：输电距离达几千千米，输电电压达几百千伏。
2、发电方面：大型发电机发出的电，按等级一般有10.5kV、13.0KV、15.75KV和 18.0KV几种，不符合远距离送电的要求。
3、用电方面：家里用的是220V，地铁机车的电压是50V……
困难：需要将电压变高或变低。如何转换呢？
变压器线圈两端的电压与匝数关系-实验结果
1、关系： U1 = n1 U2 n2
又因为理想变压器： P输出=P输入
小结
一、变压器的构造：铁芯、原、副线圈组成。
二、变压器的工作原理：原、副线圈的电磁互感现象。
三、理想变压器，电压比： U1 = n1 U2 n2
P输出=P输入，
电流比：
四、符号图： U1 n1
输电过程示意图
第五章交变电流
5.4 变压器
变压器
变压器的结构图
二、变压器的结构
变压器由闭合铁芯和绕在闭合铁芯上的原,副线圈组成。或称初级、次级线圈。原线圈与电源相连，副线圈跟用电器相连。
变压器的结构示意图
U1n1
n2 U2
原线圈闭合铁芯副线圈
变压器在电路中的符号:
U1
U2
原线圈
由
n2 U2 =36V
U1 = n1 U2 n2

高中物理模块要点回眸第16点巧妙入手分析变压器动态变化问题素材新人教版选修3-2(new)

第16点巧妙入手分析变压器动态变化问题变压器由于与实际生活联系紧密，在历年的高考中均有一定的体现．变压器问题往往与闭合电路的动态变化结合，要解决此类问题的关键是抓住不变量,从不变量入手分析变化量．要弄清“谁决定谁"的制约关系，从“制约量”入手分析“被制约量"．1．匝数比不变的情况(如图1所示）图1(1)U1不变，根据错误!＝错误!，输入电压U1决定输出电压U2,不论负载电阻R如何变化,U2不变．（2）当负载电阻发生变化时,I2变化,输出电流I2决定输入电流I1，故I1发生变化．（3）I2变化引起P2变化，P1＝P2，故P1发生变化．2．负载电阻不变的情况（如图2所示）图2（1)U1不变，错误!发生变化，故U2发生变化．(2)R不变，U2变化，故I2发生变化．(3)根据P2＝错误!，P2发生变化，再根据P1＝P2，故P1变化，P1＝U1I1，U1不变，故I1发生变化．3．分析动态问题的思路程序可表示为对点例题如图3所示，理想变压器的a、b端加上一交流电压(电压有效值保持不变)，副线圈c、d端所接灯泡L恰好正常发光．此时滑动变阻器的滑片P位于图示位置．现将滑片下移，则以下说法中正确的是（）图3A．灯仍能正常发光,原线圈输入电流变小B．灯不能正常发光，原线圈输入功率变大C．灯不能正常发光，原线圈输入电压变大D．灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变答案A如图4,一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为定值电阻，开关S是闭合的,和为理想电压表，读数分别为U1和U2；、和为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3，现断开S,U1数值不变，下列推断中正确的是（）图4A．U2变小、I3变小B．U2不变、I3变大C．I1变小、I2变小D．I2变大、I3变大答案BC解析断开S，负载总电阻增大，因为U2＝错误!U1,U1不变，则U2不变，由I2＝错误!，知I2变小，因为I1＝错误!I2，故I1也变小．R1分压减小，则R3分压增大，故I3增大,综上可知B、C 正确．尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。

高中物理《变压器》教案14 人教版选修3-2

4 变压器教学设计(一)整体设计教学分析变压器是交变电路中常见的一种电器设备，也是远距离输送交流电不可缺少的装置。

学生通过前面《电磁感应》整章的学习，已经对磁生电以及涡旋电流有了基本的掌握，通过《交变电流》前两节的学习，对交变电流的特点也比较清楚，已经基本具备了学习变压器这一节内容的必备知识。

本节重点是从电磁感应和能量的转化与守恒两种角度深刻理解变压器的工作原理以及探究变压器的线圈两端电压与匝数的关系并能用它解决基本问题。

对于变压器工作原理，要让学生在电磁感应理论的基础上理解什么是互感现象？为什么原、副线圈之间在没有载流导体连接的状态下，副线圈中还可以输出电流？使学生再次体会交变电流与恒定电流的区别，以及交变电流的优点。

在解决有两个副线圈的变压器的问题时，不做统一的要求，不必急于去分析这类问题，对学有余力的学生，可引导他们进行分析讨论。

本节内容是电磁感应知识与交变电流概念的综合应用，承上启下，体现出了交变电流的优点，并为电能输送奠定了基础。

教学目标1．了解变压器的构造及理解变压器的工作原理。

2．通过实验，探究变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，电流与匝数的关系并能用它们解决基本问题。

3．了解理想化模型在物理学研究中的重要性。

从探究“电压与匝数关系”全过程指导学生学习物理思想与方法。

4．了解变压器在生活中的应用。

教学重点难点1．探究变压器的线圈两端电压与匝数的关系并能用它解决基本问题。

2．从电磁感应和能量的转化与守恒两种角度理解变压器的工作原理。

教学方法与手段演示、推理、实验探究法、合作学习法。

课前准备教学媒体1．教具：台式电脑、投影屏幕、实物投影仪；多媒体课件；可拆式变压器、学生电源、开关、小灯泡、导线、多用电表等。

2．学具：(分组用实验器材)可拆变压器、学生电源、开关、导线、多用电表等。

知识准备复习电磁感应、法拉第电磁感应定律及交变电流的知识。

课前收集变压器或拍摄变压器的照片、网上下载的图片。

高中物理变压器人教版选修3-2

变压器教学目标（一）知识与技能1．知道变压器的构造，了解变压器的工作原理。

2．理解理想变压器原、副线圈中电压与匝数的关系，能应用它分析解决有关问题。

（二）过程与方法在探究变压比和匝数比的关系中培养学生运用物理理想化模型分析问题、解决问题的能力。

（三）情感、态度与价值观1．使学生体会到能量守恒定律是普遍适用的。

2．培养学生实事求是的科学态度。

教学重点、难点重点探究变压比和匝数比的关系。

难点探究变压比和匝数比的关系。

教学方法实验探究法、阅读法、讲解法。

教学手段学生电源、可拆变压器、交流电压表、交流电流表、灯泡教学过程（一）引入新课在实际应用中，常常需要改变交流的电压.大型发电机发出的交流，电压有几万伏，而远距离输电却需要高达几十万伏的电压。

各种用电设备所需的电压也各不相同。

电灯、电饭煲、洗衣机等家用电器需要220 V的电压，机床上的照明灯需要36 V的安全电压。

一般半导体收音机的电源电压不超过10 V，而电视机显像管却需要10000 V以上的高电压。

交流便于改变电压，以适应各种不同需要。

变压器就是改变交流电压的设备。

这节课我们学习变压器的有关知识。

（二）进行新课1．变压器的原理思考与讨论：按上图所示连接好电路，接通电源，观察灯泡是否发光。

两个线圈并没有直接接触，灯泡为什么亮了呢？这个实验说明了什么？当一个线圈中同交变电流时，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在另一个线圈中激起感生电场，从而产生感生电动势，灯泡中有了感应电流，故灯泡发光。

实验说明，通过互感现象，电源的能量可以从一个线圈传输给另一个线圈。

变压器就是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈构成的。

一个线圈跟电源连接，叫原线圈（初级线圈），另一个线圈跟负载连接，叫副线圈（次级线圈）。

两个线圈都是绝缘导线绕制成的。

铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。

画出变压器的结构示意图和符号，如下图所示：互感现象时变压器工作的基础。

在原线圈上加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变的磁通量。

新人教版高中物理选修3-2第五章《变压器》精品教案

学
手机充电器 4.2V 4.4V5.3V 录音机 6V 9V 12V
我们发现不同的用电器所需的额定电压是不同的，但是我国民用供电电压均为 220V，怎样才能让这些工作电压不同的用电器正常工作呢？
过
二、自主、合作、探究自主、合作、思考与讨论：思考与讨论右图中为了讨论使小灯泡对于左侧的电源有什使小灯泡发光，对于左侧的电源有什么要求？并说明原因。（提示：么要求？（3 分钟）恒定电流、交变电流）
过
程
教
探究：理想变压器的输出电流和输入电流之间的关系探究：理想变压器的输出电流和输入电流之间的关系电流和输入电流 1、从能量转化和守恒的角度来分析变压器里面的能量转化情况。变压器输入的是，经过原线圈转化为，通过铁芯传递到副线圈，经过副线圈转化为。 2、对于理想变压器来说是没有能量损失的，所以理想变压器输入的能量等于输出的能量，也就是理想变压器的输出功率等于输入功率。（输出功率决定输入功率输出功率决定输入功率）输出功率决定输入功率 3、理想变压器原副线圈的电流关系是怎样的？（提示：P=UI）
总结本节知识要点（2 分钟）
备注
课下练习 1、一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等（） A．交流的频率 B．电流的有效值 C．电功率 D．磁通量变化率 2、理想变压器的原线圈的匝数为 110 匝，副线圈匝数为 660 匝，若原线圈接在 6 V 的电池上，则副线圈两端电压为（） A.36 V B.6 V C.1 V D.0 V ） 3．理想变压器原、副线圈的电流为 I1、I2，电压为 U1、U2，功率为 P1、P2，关于它们的关系，正确的是（ A.I2 由 I1 决定 B.U2 与负载有关 D.U1 由 U2 决定 C.P1 由 P2 决定 4．一台理想变压器原、副线圈匝数比为 22∶1，当原线圈两端输入 u1=220 2 sin314t V 的交变电压时，下列说法正确的是（）

2019-2020年高三物理3-2选修教材(必考内容)新课标人教版

2019-2020年高三物理3-2选修教材(必考内容)新课标人教版教学目标：1．知道交变电流产生的原理，正弦式电流的图象和三角函数表达2．理解最大值与有效值，周期与频率3．知道电阻、电感和电容对交变电流的作用，感抗和容抗本讲重点：交变电流的描述、有效值本讲难点：交流电路的分析与计算考点点拨：1．交变电流的瞬时值2．交变电流的最大值3．交变电流的平均值4．交变电流的有效值一、考点扫描（一）知识整合1．正弦交流电的产生及其变化规律（1）大小和方向都随时间做变化的电流叫交变电流，按规律变化的电流叫正弦交流电。

（2）交变电流的产生：矩形线圈在磁场中绕，以某一角速度转动，线圈中将产生正弦式交流电。

（3）在线圈平面与磁场垂直时，线圈中没有感应电流，这样的位置叫。

在此位置时，磁通量，磁通量的变化率，线圈中感应电动电动势，线圈每次经过此位置时，电流方向就改变一次，一周内电流方向改变次，50HZ的交流电，在1秒内电流改变次方向。

（4）若从中性面开始计时，交流电的瞬时表达式为：i=，u=，e=，试写出推导过程。

2．表征交变电流的物理量（1）交变电流的最大值（也叫峰值），E m= 。

（2）交变电流的有效值是根据电流的规定的，使交变电流和直流电通过同一电阻，若在相等时间内产生的热量相等，我们就把这一直流电的数值叫做这一交变电流的有效值。

交流用电设备上所标的额定电压和额定电流指的就是有效值，交流电压表和交流电流表的示数是有效值，在无特别说明时，交流电的数值都是指有效值。

（3）交变电流的有效值I、U、E与最大值I m、U m、E m之间的关系为。

（4）周期：交变电流完成一次，叫周期。

表示符号是，单位是。

（5）频率：，叫频率。

表示符号是_____，单位是________。

周期与频率的关系式为__________。

（二）重难点阐释1．正弦交流电的产生当闭合矩形线圈在匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴匀速转动时，闭合线圈中就有交流电产生．如图所示．设矩形线圈abcd以角速度ω绕oo' 轴、从线圈平面跟磁感线垂直的位置开始做逆时针方向转动．此时，线圈都不切割磁感线，线圈中感应电动势等于零．经过时间t线圈转过ωt角，这时ab 边的线速度v方向跟磁感线方向夹角等于ωt，设ab边的长度为l，bd边的长度为l'，线圈中感应电动势为当线圈平面转到跟磁感线平行的位置时，线圈转过时间，ωt=，ab边和cd边都垂直切割磁感线，sinωt=1，线圈中感应电动势最大，用E m来表示，E m=BSω．则e=E m sinωt。

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第19讲巧妙入手分析变压器动态变化问题
变压器由于与实际生活联系紧密，在历年的高考中均有一定的体现．变压器问题往往与闭合电路的动态变化结合，要解决此类问题的关键是抓住不变量，从不变量入手分析变化量．要弄清“谁决定谁”的制约关系，从“制约量”入手分析“被制约量”．
1．匝数比不变的情况(如图1所示)
图1
(1) U 1不变，根据U 1U 2＝n 1n 2
，输入电压U 1决定输出电压U 2，不论负载电阻R 如何变化，U 2不变．
(2)当负载电阻发生变化时，I 2变化，输出电流I 2决定输入电流I 1，故I 1发生变化．
(3)I 2变化引起P 2变化，P 1＝P 2，故P 1发生变化．
2．负载电阻不变的情况(如图2所示)
图2
(1)U 1不变，n 1n 2
发生变化，故U 2发生变化． (2)R 不变，U 2变化，故I 2发生变化．
(3)根据P 2＝U 22R
，P 2发生变化，再根据P 1＝P 2，故P 1变化，P 1＝U 1I 1，U 1不变，故I 1发生变化．
3．分析动态问题的思路程序可表示为
U 1错误!U 2错误!I 2错误!I 1错误!P 1.
对点例题如图3所示，理想变压器的a 、b 端加上一交流电压(电压有效值保持不变)，副线圈c 、d 端所接灯泡L 恰好正常发光．此时滑动变阻器的滑片P 位于图示位置．现将滑片
下移，则以下说法中正确的是( )
图3
A ．灯仍能正常发光，原线圈输入电流变小
B ．灯不能正常发光，原线圈输入功率变大
C ．灯不能正常发光，原线圈输入电压变大
D ．灯仍能正常发光，原线圈输入功率不变
解题指导因为副线圈两端的电压没发生变化，所以灯仍能正常发光．当滑片下移时，由于滑动变阻器的电阻增大，所以副线圈中的电流减小，原线圈中输入的电流也变小，故输入的功率变小，A 正确，B 、C 、D 错误．
答案 A
如图4，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R 1、R 2、R 3和R 4均为定值电阻，开关S 是闭合的，和为理想电压表，读数分别为U 1和U 2；、和为理想电流表，读数分别为I 1、I 2和I 3，现断开S ，U 1数值不变，下列推断中正确的是( )
图4
A ．U 2变小、I 3变小
B ．U 2不变、I 3变大
C ．I 1变小、I 2变小
D ．I 2变大、I 3变大
答案 BC
解析断开S ，负载总电阻增大，因为U 2＝n 2n 1U 1，U 1不变，则U 2不变，由I 2＝U 2R 总
，知I 2变小，因为I 1＝n 2n 1
I 2，故I 1也变小．R 1分压减小，则R 3分压增大，故I 3增大，综上可知B 、C 正确．。