| 一次失败的演示实验 |
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作者：彭友山 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2007-9-11 19:19:35  |
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一次失败的演示实验
彭友山
（岳阳市七中 湖南 岳阳 414000）
笔者有一次讲“变压器”一节时，在做变压器的演示实验的过程中，原副两端的电压总是不能与其匝数成正比，原线圈是1320匝，两端接220V的交变电压；副线圈是36匝，输出电压应该是6V，而总是得到3V的输出电压，搞得手忙脚乱反复检查还是不能成功．有学生就提出是不是仪器有问题，有学生提出是不是公式不成立，……下课后反复折磨才发现原来是拿错了变压器模型，这个演示实验应该用口字型铁芯，实验老师却给拿了一个器字型铁芯的变压器．下面就这一问题进行分析，免得我们的同行（特别是新手）再犯同种错误．
为什么器字型铁芯的变压器原副线圈两端的电压不符合变压公式呢？我们还是从变压器的原理来分析．如图是一个器字型铁芯变压器的原理图，
我们可以看到穿过三个铁芯的磁通量的关系为：φ1=φ2+φ3
其中φ3不产生感应电动势，可以看作漏磁．由于漏磁损失
了一部分能量，所以按图示方法接的器字型变压器不是理
想变压器，则理想变压器的公式在这里不适用．
那么如何计算这种变压器的电压和匝数的关系呢？我们
先从理想变压器来看，根据电磁感应定律，对于原副线圈有：
E1=n1Δφ1/Δt 和E2=n2Δφ2/Δt ，如果不计铁损和铜损，一般认为U1=E1，U2=E2．则有： = ⑴
从⑴式看到，变压器原副线圈的断电压跟原副线圈的匝数成正比，跟穿过原副线圈的磁通量的变化成正比．我们再来看看不同铁芯的变压器它们原副线圈两端的电压关系：
①对于口字型铁芯的变压器，穿过原副线圈的磁通量的变化Δφ1=Δφ2，代入⑴式得到：
= ⑵
⑵对于器字型铁芯的变压器，如果铁芯的横截面面积处处相同，则有Δφ1=2Δφ3，代入⑴式得到：
=2 ⑶
对于前面的问题如果将数据代入公式⑶，则得到：
U2= = =3（V）这一结果与实验所得到的数值相符．
在实际电工技术上使用的三相变压器不仅铁芯的横截面的面积相同，并且每一相的原副线圈都是绕在同一个铁芯上，应该作为理想变压器对待．器字型变压器应该属于非理想变压器，从⑴式可以看出，其电压不仅与匝数有关，还与磁通量的变化成正比．
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