它沿著鐵芯穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路-南雅中學(xué)-雅禮

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1、 變壓器怎樣改變電壓和電流的？ 長沙市雅禮中學(xué) 簡覺民 變壓器是改變電壓和電流的元件，下面具體來分析變壓器： 一、變壓器的結(jié)構(gòu) 是由閉合鐵芯和繞在鐵芯上的兩個線圈組成 .一個線圈跟電源連接，叫原線圈（初級線圈），另一個線圈跟負載連接，叫副線圈（次級線圈） .兩個線圈都是絕緣導(dǎo)線繞制成的，鐵芯由涂有絕緣漆的硅鋼片疊合而成 . 二、變壓器的原理 . （ 1）線圈是用絕緣導(dǎo)線繞制成的， 從原線圈輸入的電能決不是通過鐵芯傳給副線圈，（2）在原線圈加交變電壓 U1，原線圈中就有交變電

2、流，它在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通， 這個交變磁通同時穿過原副線圈， 在原副線圈中都要引起 E 感 .如副線圈是閉合的， 副線圈中產(chǎn)生交變電流， 它也在鐵芯中產(chǎn)生交變 Φ，在原副線圈 中同樣引起 E 感 .即原副線圈中由于有交變電流而發(fā)生的互感現(xiàn)象，叫互感現(xiàn)象 . （ 3）從能量角度看，電能 交變磁場能 電能 . 三、變壓器鐵芯的作用 如果無鐵芯，并排放置的原副線圈也發(fā)生互感現(xiàn)象， 但原副線圈所激發(fā)的交變磁場的磁感線只有一小部分穿過對方， 漏失的磁感線不會在原副線圈中傳送電 能 .如有鐵芯，由于磁化，絕大部分磁感線集中在鐵芯內(nèi)部，大大提高了變壓器的效率 .

3、 四、變壓器改變電壓的電流過程 設(shè)原線圈匝數(shù) n1，副線圈匝數(shù) n2，穿過鐵芯的磁通量 Φ，則原副線圈感應(yīng)電動勢 E1 和 E2 分別為： Φ Φ E1=n1 1 E2=n2 2 t t （1）討論在忽略漏磁情況下： ΔΦ1=ΔΦ2，即原線圈每匝和副線圈每匝產(chǎn)生 感應(yīng)電動勢相等 .得 E1 n1 . E2 n2 （2）討論在忽略線圈電阻情況下：在原線圈電路中，感應(yīng)電動勢 E1 起反抗 U1 所引起 I 1 通過，E1 作用與 U1 作用相反，（E1-U1=I 1r 1）忽略原線圈電阻時， U1=E1. 副線圈中，感應(yīng)電動勢 E2 起電源電動勢作用，（E2

4、=U2+I 2r2）在忽略副線圈電阻時， E2=U2. 得： U 1 E1 n1 U 2 E2 n2 在忽略線圈電阻， 漏磁和鐵芯中渦流現(xiàn)象， 即忽略各種電磁能量損失的變壓器，叫理想變壓器 . P 入=P 出. 推導(dǎo)只有一組副線圈的變壓器 I1與 I2 關(guān)系. P 入=P 出 1122 所以 I1 U 2 n2 UI=UI I 2 U 1 n1 理想變壓器原副線圈兩端電壓比等于這兩個線圈匝數(shù)之比； 原副線圈中的電流之比等于匝數(shù)反比 . 因此，變壓器在改變電壓的同時，還起著改變電流的作用。 五、問

5、題討論 問題 1：變壓器的副線圈的電流為零，原線圈的電流也為零嗎？ 當(dāng)一個正弦交流電壓 U1 加在初級線圈兩端時， 導(dǎo)線中就有交變電流 I1 并產(chǎn)生交變磁通ф1 ，它沿著鐵芯穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路。 在次級線圈中感應(yīng)出互感電勢 U2，同時 ф1 也會在初級線圈上感應(yīng)出一個自 感電勢 E1， E1 的方向與所加電壓 U1 方向相反而幅度相近，從而限制了 I1 的大小。為了保持磁通 ф1 的存在就需要有一定的電能消耗，并且變壓器本身也有一定的損耗，盡管此時次級沒接負載，在變壓器空載時，副線圈中只 有感應(yīng)電動勢，沒有電流。但

6、在原線圈中都有一定的電流 I 10.I 10 稱為勵磁電流，它的作用是在鐵心中激發(fā)一定的交變磁感應(yīng)通量 φ，從而在原線圈中引起一定的感應(yīng)電動勢 E1，以平衡輸入電壓 U1 ，即 U1≈E1 得到滿足。 問題 2：副線圈的電流怎樣影響原線圈中的電流變化的？ 當(dāng)副線圈與負載接通出現(xiàn)電流 I 2 時，I2 將在鐵心中產(chǎn)生一附加的磁感應(yīng)通量 Φ2 ′。根據(jù)楞次定律， Φ2 ′將削弱鐵心中原有的磁感應(yīng)通量 Φ的變化，從而使原線圈中的尖電動勢 E1 變小。但由于輸入電壓 U1 是不因變壓器有無負載而改變， 故變小的 E1 便不再與 U1 平衡，結(jié)果將使原線圈中的電流比空載時大，設(shè)電流增大了 I ′，這一電流也在鐵心中產(chǎn)生一附加磁感應(yīng)通量 Φ1′，以補償 Φ2 ′對原線圈電路的影響。當(dāng) Φ1 ′和 Φ2 ′兩者的數(shù)值相等時，鐵心中的磁感應(yīng)通量又恢復(fù)到原來的 值 Φ，原線中的感應(yīng)電動勢也恢復(fù)到原來的值 E1，于是 E1 又和 U1 相平衡，整 個電路又恢復(fù)到平衡狀態(tài)。 1′。 Φ1′和 Φ2 ′才能相互抵消。這時原線圈中的總電流I1 10 +I =I 當(dāng)變壓器接近滿載（即負載電阻較小、變壓器接近它的額定電流）時， I1>>I10 ， 故 I1≈I1′。