高中物理-理想变压器

理想变压器
变压器
变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电点压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。

理想变压器
理想变压器指的是没有功率损耗的变压器。

实际的变压器工作时，或多或少都是有功率损耗的。

理想变压器公式
设，原线圈（初级线圈）的功率P1，电压U1，电流I1，匝数N1；
副线圈（次级线圈）的功率P2，电压U2，电流I2，匝数N2；
理想变压器公式满足：
P1=P2（理想变压器功率守恒）
U1：U2=N1：N2（理想变压器电压之比与线圈匝数成正比）
I1：I2=N2：N1（理想变压器电流之比与线圈匝数成反比）
一般定义n=N2/N1，n称为变比，也称匝比。

注：当有两个副线圈时，P1=P2+P3，U1/N1=U2/N2=U3/N3，电流则须利用电功率的关系式去求，有多个时，依此类推。

上述多个副线圈只做定性分析，定量计算已被高考大纲删除。

理想变压器的种类
在高中领域，只涉及到两类变压器，即升压理想变压器与降压理想变压器。

当N2>N1时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高（U1＜U2），这种变压器称为升压变压器。

当N1>N2时，U1>U2，该变压器为降压变压器。

理想变压器的工作原理
变压器是利用电磁感应原理制成的静止用电器。

当变压器的原线圈接在交流电源上时，铁心中便产生交变磁通，交变磁通用φ表示。

由法拉第电磁感应定律可知，原、副线圈中的感应电动势为：
U1=-N1dφ/dt
U2=-N2dφ/dt
式中N1、N2为原、副线圈的匝数。

显然可以推导本文上文所述的理想变压器的所有公式。

变压器是变换交流电压、交变电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。

变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。

理想变压器解题须知
变压器考题分析交流电这一章节，考得最多的就是理想变压器了。

因为它前可以与交变电流的产生联系起来，后可以与远距离输电结合在一起。

求解理想变压器问题须知：（1）变压器中的电压和电流，都是指的有效值。

可以借助这个有效值，来反推交流电的最大值。

（2）理想变压器最大的特点，就是功率守恒（能量守恒），这就是“理想”二字的来源。

（3）电压与匝数关系：U1/U2=N1/N2；电流与匝数关系：I1/I2=N2/N1；原线圈一个副线圈N个的题不会考计算。

（4）有些爱问问题的学生问：理想变压器消耗功率吗？这看怎么说了，要是分开，可以认为消耗功率。

原线圈部分把功率消耗掉了，这一部分功率都跑到了（右侧）副线圈上；右侧副线圈产生了功率。

总的来说，原线圈消耗功率，副线圈得到功率。

如果你把理想变压器当成一个整体（系统），那么这个整体内只涉及到功率的迁移，而不会让功率变多或变少。

你可以通过一些练习来观察，不管电压电流变化怎么样，其乘积功率都不变。

理想变压器特点
理想变压器既不消耗能量，也不储存能量，在任一时刻进入理想变压器的功率等于零。

U1：U2=N1：N2（理想变压器电压之比与线圈匝数成正比）I1：I2=N2：N1（理想变压器电流之比与线圈匝数成反比）
理想变压器频率
理想变压器在工作时，其交流电的频率不发生变化。