变压器的原、副线圈电压关系及微观解释

兰婧

摘   要：文章从能量角度出发，通过解析推导的方法，说明了原线圈输入电压和原线圈感应电动势的近似相等关系，从微观上推导得到了原、副线圈输入电压和输出电压的关系，并介绍了一种处理电路中载流子能量问题的等效方法。

关键词：变压器;原、副线圈;电压;微观解释;动能定理

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）10-0061-3

1    综述

在中学物理教学中，对变压器的讲解虽然简单，但其中涉及到很多难点，对这些难点，一些文章给出了解答和讨论，例如：变压器的原理、难点和误区的解读[1-2]，电压、电流的相位关系[3-4]，非正弦式输入电压的讨论[5];此外，还有文章讨论了一些高考题、练习题的解答范例和解题方法[6-9]。这些文章为中学生和教师提供了很好的启发。虽然目前对变压器原理的研究已经十分成熟，但类似上述适合中学生和教师阅读的文献还较少，尤其是对变压器原、副线圈电压关系的严格推导，还鲜有文章探讨。多数中学物理文献中都通过磁路中磁通量变化推导了原、副线圈感应电动势之比，然而，这不能直接得到输入电压和输出电压之比，原因在于原线圈的输入电压和感应电动势关系并未说明，副线圈同理。本文将对上述问题进行讨论。

2    原、副线圈的电压关系

考虑无内阻、无漏磁、铁芯内部无涡流损耗、线圈感抗无限大的理想变压器，将原、副线圈的匝数分别记为N1、N2，感应电动势大小分别记为ε1和ε2，ε0为发电机的电动势，如图1所示。变压器输入端、输出端电路独立，但由于磁场被限制在铁芯中，原、副线圈被关联起来。……