导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着-南雅中学-雅礼中学.doc

变压器怎样改变电压和电流的？ 长沙市雅礼中学 简觉民 变压器是改变电压和电流的元件，下面具体来分析变压器： 一、变压器的结构 是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成.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. 二、变压器的原理. （1）线圈是用绝缘导线绕制成的，从原线圈输入的电能决不是通过铁芯传给副线圈，（2）在原线圈加交变电压U1，原线圈中就有交变电流，它在铁芯中产生交变磁通，这个交变磁通同时穿过原副线圈，在原副线圈中都要引起E感.如副线圈是闭合的，副线圈中产生交变电流，它也在铁芯中产生交变Φ，在原副线圈中同样引起E感.即原副线圈中由于有交变电流而发生的互感现象，叫互感现象.（3）从能量角度看，电能交变磁场能电能. 三、变压器铁芯的作用 如果无铁芯，并排放置的原副线圈也发生互感现象，但原副线圈所激发的交变磁场的磁感线只有一小部分穿过对方，漏失的磁感线不会在原副线圈中传送电能.如有铁芯，由于磁化，绝大部分磁感线集中在铁芯内部，大大提高了变压器的效率. 四、变压器改变电压的电流过程 设原线圈匝数n1，副线圈匝数n2，穿过铁芯的磁通量Φ，则原副线圈感应电动势E1和E2分别为： E1=n1 E2=n2 （1）讨论在忽略漏磁情况下：ΔΦ1=ΔΦ2，即原线圈每匝和副线圈每匝产生感应电动势相等.得. （2）讨论在忽略线圈电阻情况下：在原线圈电路中，感应电动势E1起反抗U1所引起I1通过，E1作用与U1作用相反，（E1-U1=I1r1）忽略原线圈电阻时，U1=E1.副线圈中，感应电动势E2起电源电动势作用，（E2=U2+I2r2）在忽略副线圈电阻时，E2=U2. 得： 在忽略线圈电阻，漏磁和铁芯中涡流现象，即忽略各种电磁能量损失的变压器，叫理想变压器. P入=P出. 推导只有一组副线圈的变压器I1与I2关系. P入=P出 U1I1=U2I2 所以 理想变压器原副线圈两端电压比等于这两个线圈匝数之比；原副线圈中的电流之比等于匝数反比. 因此，变压器在改变电压的同时，还起着改变电流的作用。 五、问题讨论 问题1：变压器的副线圈的电流为零，原线圈的电流也为零吗？ 当一个正弦交流电压U1加在初级线圈两端时，导线中就有交变电流I1并产生交变磁通ф1，它沿着铁芯穿过初级线圈和次级线圈形成闭合的磁路。在次级线圈中感应出互感电势U2，同时ф1也会在初级线圈上感应出一个自感电势E1，E1的方向与所加电压U1方向相反而幅度相近，从而限制了I1的大小。为了保持磁通ф1的存在就需要有一定的电能消耗，并且变压器本身也有一定的损耗，尽管此时次级没接负载，在变压器空载时，副线圈中只有感应电动势，没有电流。但在原线圈中都有一定的电流I10.I10称为励磁电流，它的作用是在铁心中激发一定的交变磁感应通量φ，从而在原线圈中引起一定的感应电动势E1，以平衡输入电压U1，即U1≈E1得到满足。 问题2：副线圈的电流怎样影响原线圈中的电流变化的？ 当副线圈与负载接通出现电流I2时，I2将在铁心中产生一附加的磁感应通量Φ2′。根据楞次定律，Φ2′将削弱铁心中原有的磁感应通量Φ的变化，从而使原线圈中的尖电动势E1变小。但由于输入电压U1是不因变压器有无负载而改变，故变小的E1便不再与U1平衡，结果将使原线圈中的电流比空载时大，设电流增大了I′，这一电流也在铁心中产生一附加磁感应通量Φ1′，以补偿Φ2′对原线圈电路的影响。当Φ1′和Φ2′两者的数值相等时，铁心中的磁感应通量又恢复到原来的值Φ，原线中的感应电动势也恢复到原来的值E1，于是E1又和U1相平衡，整个电路又恢复到平衡状态。 Φ1′和Φ2′才能相互抵消。这时原线圈中的总电流I1=I10+I1′。 当变压器接近满载（即负载电阻较小、变压器接近它的额定电流）时， I1I10， 故I1≈I1′。