理想变压器中,是不是输入功率等于输出功率

如题所述

你的问题确实可以用能量守恒定律来解释。
关于第一个问题我解释一下:变压器的工作原理,变压器的工作过程可简单看作,主线圈通上交流电,在变压器铁芯上产生一个交变磁场,副线圈也绕在铁芯上静止不动,根据发电机的原理:闭合的金属回路与一定强度的磁场发生相对运动,金属回路便有电流通过,那么静止不动的副线圈内将会产生感应电压。在这一个过程中,电源经过主线圈变为磁场,在由磁场转化为副线圈的电源,就会存在着很多的功率损耗,比如:供电电源经过主线圈时,线圈的是由铜制成,虽然电阻很小,却无法忽略不计,而且线圈越长,则电阻越大,损耗越高,这称为铜损,当线圈的电能转化为交变磁场时,学过磁场的应该知道不同的铁磁物质,对磁场会有不同的反应,这种反应我们称之为磁阻,而且加上磁滞现象的影响(就像把针在磁铁上磨一下,你会发现针也有了磁性,称为磁滞现象),会让电能在转化为磁能时,损耗一部分能量,因为铁芯是铁磁物质,所以我们称之为铁损,当磁场在转化为副线圈的电能时,又会出现铜损现象,能量守恒定律这样定义:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。所以实际上:输入功率=铜损功率+铁损功率+输出功率,为了减少能量转化过程中的损耗,提高能源利用效率,人们一直努力把实际的变压器向理想的变压器靠近,当变压器没有了损耗之时,输入功率=输出功率时,理想变压器时刻推动着变压器设计的发展。这个公式经常被用作理论计算时,简化计算。即不考虑损耗的计算。
关于第二个问题:其实很简单,不考虑功率损耗时,降压器:主线圈高电压乘以低电流=副线圈低电压乘以高电流,升压器:主线圈低电压乘以高电流=副线圈高电压乘以低电流,无论怎么变,主线圈的功率依然等于副线圈的功率,就像你所说的,你在副线圈缠上多一些的线圈,那么副线圈的电压确实升高了,副线圈的功率也提高了,但是他更多的利用了磁场,那么主线圈就需要更多的电能来维持磁场,那主线圈的功率也提高了,所以这时实际上是两边的功率都在改变,但主线圈的功率依然等于副线圈的功率,这是理论,实际上,变压器的电压都是有规定,过高或者过低都会损坏用电器,另外,磁场有容量限制,即饱和限制,当铁芯的磁场达到一定强度时,便不会增加,就是说,铁芯只能提供有限制的磁场,所以说输出的功率也会被限制住,你明白我的意思吗?
本人没受过高等教育,言论中不免有些许谬论,且语言表达能力有限,还望包涵。
追问:
两边功率相等只能用能量守恒证明吗?能不能有别的较为不抽象的证明方法?(理想变压器)
还有,我看书上说改变副线圈的话,就是U1决定U2,I2决定I1,为什么?难道我改变副线圈,主线圈中的电流还会变?那U=IR,U不就也变,那就成U2决定U1了,我总认为U1决定全部,望您解释!
回答:
呵呵、变压器只是一个能量转化的过程,他并不是独立的发电机,自然不能违背能量转换的定律,没有什么抽象不抽象的证明方法,理想变压器就是指没有损耗时的变压器,你难道认为输出功率可以大于输入功率吗?要知道输出功率来自输入功率,只有小于,没有大于。
你上面所写的公式:主绕组电压U1/副绕组电压U2=主绕组线圈匝数N1/副绕组线圈匝数N2,改变副绕组的话,就是改变了副绕组线圈N2的匝数,那么在这个等式中,主绕组电压U1是不变的,主绕组匝数N1也是不变的,那么对应的只有副绕组的电压改变,所以改变了副绕组线圈匝数就是在改变副绕组的输出电压,所以是U1的电压改变U2的电压。(关于副绕组电压的产生,你可以去查询一下电磁感应原理,简单解释一下:假设副绕组1圈产生1V的电压,那么10圈就会产生10V的电压)。
至于I2决定I1,是因为当副绕组不接通负载消耗电能时,主绕组的电流便是0,只有当副绕组接通了负载后流过了电流I2,主绕组才会有电流I1流过,变压器公式:主绕组电压乘以主绕组电流=副绕组电压乘以副绕组电流。
你改变了副绕组的线圈数,就是改变了副绕组的电压,副绕组的电压升高,那么副绕组的电流就会减小,副绕组的电流减小,主绕组的电流自然就减小了。
回答了这么多,看到你U=IR这个公式时,我彻底崩溃了。。。。
你不懂我不怪你,这并不是初中所学的直流电路,电压=电流乘以电阻,变压器只是一个能量转化工具,他不按那个来算,变压器是一种把电能转化为磁场的工具,没有电阻。
我在说一句,就算U2怎么改变,U1的电压是不变的,变的是I1。
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