DSE 物理｜电磁感应与变压器备课指引（导师用）｜法拉第定律、匝数比、输电损耗

2026-11-01

学生识背 Vs/Vp = Ns/Np，但问到“为什么高压输电可以减少损耗”就只答得出“电压高些”，讲不出电流与 I²R 的关系。

本堂目标　学生能够：① 用法拉第定律算出感应电动势并讲出三个影响因素；② 用楞次定律判断感应电流方向；③ 由匝数比算出次级电压与电流，并解释高压输电减少线路损耗的原因。

01　先备知识（开课前 3 分钟快检）

以下任何一项未过关，本堂就会卡住，先补该项：

技能	快检题	过关标准
磁通量 Φ = BA	单位 Wb、与面积和磁场垂直分量有关	面积加倍、磁场不变，Φ 加倍
功率 P = VI	理想变压器输入功率＝输出功率	P 不变时 V 升 I 跌
楞次定律一句话	感应电流反抗磁通变化	插入磁铁时线圈推开磁铁

02　课堂流程（60 分钟）

时间	环节	导师做什么	学生做什么
0–8 分	先备快检	写出 Φ = BA 并问三个影响因素	答出 B、A、夹角
8–20 分	演示与观察	磁铁插入／抽出线圈，电流计偏转方向	记录偏转方向与大小
20–32 分	法拉第定律	ε = NΔΦ/Δt；算 200 匝、0.004 Wb、0.2 s → 4 V	跟算一次并讲单位
32–44 分	变压器	220 V／1100 匝 → 100 匝，得 20 V；再算次级电流	自己算匝数比
44–54 分	高压输电	100 kW 在 11 kV 与 400 V 的电流：9.09 A 对 250 A	讲出 I²R
54–60 分	离场检查	三题收回即批	独立完成

03　讲解脚本（照着说就可以）

第一幕：现象先行：先看偏转，再讲公式

把线圈接上灵敏电流计，磁铁静止在线圈内时指针不动；插入、抽出、加快、反转磁极，指针分别向两边偏转。
先要学生讲出“哪几个动作会令指针动”，答案只有一类：磁通量正在改变。磁铁静止不动，就算线圈内磁场很强，Φ 不变，感应电动势为零。
公式 ε = NΔΦ/Δt 就是这个观察的量化版本：200 匝线圈、0.2 s 内磁通量改变 0.004 Wb，ε = 200 × 0.004 / 0.2 = 4 V。

要学生讲：磁铁停在线圈里面不动，为何没有感应电流。

第二幕：楞次定律：不是背方向，是找“反抗”

学生最常死在方向题。给他一条可操作的路线：① 原本的磁通往哪边、正在增加还是减少；② 感应电流要建立一个反向磁场去反抗这个变化；③ 用右手握拳定则由磁场反推电流方向。
磁铁 N 极插入线圈（磁通向右增加）→ 线圈近端要变成 N 极推开它 → 电流由面对磁铁那端看是逆时针。
做多两题之后，学生会发现“插入”与“抽出”的电流方向永远相反，这就是最好的自我检查。

要学生复述：感应电流的方向，永远反抗磁通量的变化。

第三幕：变压器与输电：两个公式串起一条链

理想变压器：Vs/Vp = Ns/Np。220 V 接 1100 匝，次级 100 匝，Vs = 220 × 100/1100 = 20 V，匝数比 11:1。
功率守恒：Ps = Vs × Is = 20 × 0.5 = 10 W，所以初级电流 Ip = 10/220 ≈ 0.0455 A（约 45.5 mA）。若效率只有 90%，输入功率要 11.11 W，Ip 升至 0.0505 A。
输电：同一 100 kW，11 kV 时电流 9.09 A，400 V 时 250 A，相差 27.5 倍；而线路损耗是 I²R，所以电压升 27.5 倍，损耗跌约 27.5² ≈ 756 倍。升压不是为了“送得多”，是为了“蚀得少”。

要学生讲：为什么高压输电可以减少线路损耗（答案要提到 I²R）。

04　必教题型与步骤

题型	例子	步骤	答案
计算题（感应电动势）	N=200、ΔΦ=0.004 Wb、Δt=0.2 s	ε = NΔΦ/Δt，先写公式再代数	4 V
计算题（变压器）	220 V, 1100 匝, 100 匝	Vs = Vp·Ns/Np，再用 P=VI 反推电流	20 V、0.0455 A
方向判断题	磁铁 N 极插入线圈	三步：磁通方向→变化方向→反抗磁场→电流	近端成 N 极，电流逆时针
解释题（输电）	为何用高压输电	P 固定 → V 升 I 跌 → I²R 损耗跌	写出 P=VI 与 P_loss=I²R 两条

合理性检查（一定要教）：做变压器题先看“升压还是降压”：Ns > Np 才是升压；算完 Vs 再用 Ps = Vs·Is 检查是否等于 Vp·Ip（理想情况），两个功率差几倍就是代错匝数。输电题的电流一定少于 1000 A 级，若算出 25,000 A 就是忘了 kW 转 W。

05　独立练习三题

题目	答案	想观察什么
220 V 接 1100 匝，次级 100 匝，次级电压多少	20 V	看学生有没有先写 Vs/Vp = Ns/Np
次级电流 0.5 A，理想变压器初级电流多少	0.0455 A（约 45.5 mA）	有没有用 P=VI 而不是直接照抄电流
100 kW 以 11 kV 输送，电流多少	9.09 A	kW 有没有先乘 1000

06　学生常见错误与纠正句

错误	学生通常这样写	导师这样说
把“磁场强”当成“有感应电流”	磁铁放在线圈内不动，答“有感应电流，因为磁场很强”	“磁场几强都无用，要磁通量正在变先有电。”
变压器题把匝数比倒转	写 Vs = 220 × 1100/100	“次级匝数少过初级就系降压，数会变细。”
用 P = VI 时忘记 kW→W	100 kW 直接代 100	“kW 系一千倍，先转 W 再除电压。”
以为变压器可以“造功率”	答升压后功率变大	“变压器只换电压同电流，功率不会无中生有。”

07　家课建议（直接指到练习卷题号）

DSE 物理练习卷（卷一）　甲部（多项选择题）做头 3 题：感应电动势与方向判断
物理科章节索引　乙部结构题第 1 题：变压器计算，要求写齐两条公式

08　离场检查（最后 5 分钟）

题目	答案	判定
220 V、1100 匝降到 100 匝，次级电压	20 V	三题全对＝可进下一章（交流电与功率）
磁铁在线圈内静止，感应电流是多少	零（Φ 不变）	错一题＝重讲第一幕
高压输电减少损耗靠哪条公式	P_loss = I²R	错两题以上＝回到第三幕重讲输电

09　导师常问

公式要背几条？

三条就够：ε = NΔΦ/Δt、Vs/Vp = Ns/Np、P = VI，其余由这三条推。

楞次定律一定要画图吗？

要，方向题不画磁场箭头，学生十次有四次会反。

为什么要提效率？

DSE 常考“实际变压器”，答题要写输入功率大于输出功率。

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本页为 TutorZone 导师备课指引，内容由 TutorZone 团队编写；题目与流程为原创，并非任何学校或出版社的教材。