变压器静感应的工作原理

实验5-36：如图5-45所示，将两个匝数为600的相同的线圈平排放置，将线圈1与电流表、可调电阻、开关及电源串联，将线圈2串联一个量程为mV且零点在刻度中间位置的电压表。接通线圈1使其有电流通过，并在瞬时后断开线圈1的电路。

如图5-46所示，在接通线圈1电路的瞬间，电压表的指针发生偏转，然后立即归零；在断开线圈1电路的瞬间，电压表指针发生短时间的偏转，然后归零。

图5-45 静感应（变压器的工作原理）

图5-46 接通和断开线圈1电路时线圈2中的电压变化曲线

接通线圈1电路时，产生一个激励线圈2的磁场（图5-45）。在接通线圈电路时建立磁场，在断开线圈电路时磁场消失，这种磁场的变化便在线圈2中产生了一个感应电压。

当被线圈所包围的磁力线数量或所包围的磁通发生变化时，在线圈中便产生了感应电压。

实验5-37：将实验5-36的两个线圈套在一个共同的（叠中）铁心上，并采用较大量程的电压表重复实验5-36。

实验5-37中的感应电压明显高于实验5-36中的感应电压。

铁心加强了线圈中的磁场，当磁场变化时，磁通也发生了很大的变化。

实验5-38：重复实验5-37，接通线圈1电路后，用可调电阻先缓慢地改变线圈1中的电流，然后快速改变。

在快速改变磁通时，在线圈2中形成较高的电压。

线圈中的磁通变化越快，则感应电压越大。

在接通和断开实验5-36线圈电路时，磁场变化得越快，则线圈2中的感应电压就越高。

实验5-39：如图5-47所示，把一个长铁心插入一个600匝的线圈中。在铁心的另一端插进一个用线吊起的并可在铁心上摆动的铝环。然后用一个开关把线圈接到蓄电池或一个电源引入装置上。

当接通线圈电路时，铝环被排斥，而断开线圈电路时，铝环被吸引。

接通线圈电路时，线圈电流发生变化，铝环中感应出电流，此电流的磁场与线圈磁场反向（楞次定律），铝环被排斥；在断开线圈电路时，两个磁场同向，所以铝环被吸引。

实验5-40：把两个匝数各为600匝的相同线圈套在U形叠片铁心臂上，用磁轭形成一个封闭的磁回路。将线圈1如图5-48所示与交流发电机相接，并在线圈1和线圈2的电路中各接一个电压表，比较两个线圈上的电压。

图5-47 铝环的排斥与吸引

图5-48 变压器的结构

线圈2上的交流电压几乎与线圈1上的交流电压相同。(www.xing528.com)

把两个线圈（绕组）装在同一个铁心上的结构称为变压器。输入电能的线圈1称为输入绕组或一次绕组，而输出电能的线圈2称为输出绕组或二次绕组（图5-49）。

实验5-41：重复实验5-40，但输出绕组的匝数改为1200匝，比较两个绕组的电压。

输出绕组的电压为输入绕组电压的两倍。

在输出绕组中的每一匝中的感应电压相同，因为各匝在绕组中为串联，所以总输出电压为各匝电压的和。所以，在相同情况下，输出电压随匝数的增多而提高。感应电压与匝数成正比。此外，感应电压还与绕组中所包含的磁通变化速度有关（图5-50）。

感应定律（法拉第电磁感应定律）

图5-49 变压器的线路符号

a）用于多极的图示 b）用于单极的图示

在线圈中，匝数越多、磁通变化越强、持续时间越短，则感应电压就越高。

如图5-50所示，感应电压与Φ（t）曲线斜率成正比。感应电压是以阻碍作用来定向的（在公式中采取负号）

感应电压：

式中 u_i——感应电压；

N——匝数；

ΔΦ——磁通变化量；

Δt——磁通变化量的持续时间。

计算例题：

把一块磁通为0.2mWb的磁铁以3ms的时间插入一个60匝的线圈中。求在磁通变化均匀情况下的感应电压。

解：

图5-50 由磁通变化而产生的感应电压