一文详解变压器
一、互感的概念
1.互感
如图所示，a，b两个线圈绕制在同一铁芯上，它们之间没有直接电的联系。一个线圈中磁场的磁通穿过另一线圈的部分叫做互感磁通。由于一个线圈中的电流发生变化而在另一个线圈中产生感应电动势的现象叫做互感现象，在互感现象中产生电动势叫做互感电动势。
互感现象
若第一个线圈中的电流变化率为δi1/δt，则在第二个线圈中产生的互感电动势为：
第二个线圈的互感电动势
若第二个线圈中的电流变化率为δi2/δt，则在第一个线圈中产生的互感电动势为：
第一个线圈的互感电动势
m为两个线圈的互感系数，单位为h。
m的大小与两个线圈各自的自感系数有关，还与两个线圈的相对位置有关，将两个线圈绕在同一铁芯上或将两个线圈相互靠近，都可以增大互感系数，增大两个线圈的距离，并且相互间成“丁”字形放置，都可以减小互感系数。两个线圈互感系数的大小和它们的自感系数的关系为：
互感系数的大小
2.同名端
在同一变化磁通作用下，几个线圈的感应电动势极性相同的端点叫做同名端，感应电动势极性相反的端点叫做异名端。如图所示。
同名端示意图
同名端的判别如下：
方法一：如上图(a)所示是一无分支磁路，假设某一瞬间磁路中有一变化的磁通，在磁路中的每一个线圈中都会产生感应电动势，由安培定则可知，在同一磁路平面上，同时从前(或后)开始绕向铁芯的线圈的端点(图中b，c，e)感应电动势的极性相同，是同名端;同时从一前一后绕向铁芯线圈的两个端点就是异名端，图(a)中，a和c，a和e，b和d等都是异名端。
对有分支磁路，如上(b)所示，线圈1和2同在i回路上，线圈2和3，1和3同在ⅱ回路上。对线圈1和2，可以把回路i的顺时针绕向作为参考方向，按参考方向，凡顺时针(或逆时针)绕向回路的端点就是同名端，图中a和c为同名端。用相同的方法可以判断线圈2和3之间，c和e为同名端;1和3之间，a和e为同名端。
方法二：如图所示，
用氖管判断同名端
将线圈1和2连接成如图所示电路，其中n为氖管电阻r可用来限制通过氖管电流的大小。
实验开始时，要记住线圈1的哪一端与电源正极(图中a端)相连接，并记上标记“·”
闭合开关s时，通过氖管(假设此时接线圈d端的氖管的下端发光)观察线圈2的感应电流是从线圈哪一端流出的(图中c端)，那么，这一端和1中标“·”的一端(a端)就是同名端。
3.电感线圈的连接
工程技术中，有时需要将电感线圈之间进行连接。线圈的连接分为串联和并联。具有互感关系的几个线圈首尾顺次连接起来叫做线圈的串联，两个线圈的异名端连接在一起的叫做顺串，两个线圈的同名端连接在一起的叫做反串。
二、变压器
变压器在日常生活中并不多见，有些小伙伴还是看见过的，像有些功放啊，一些家电呀，特别是手机充电器那里面就有变压器，只不过个头比较小。
变压器是利用电磁感应原理工作的。最简单的变压器由两个绕组、一个铁芯组成，如图所示。
变压器工作原理
1.变压器变换电压
根据电磁感应定律，主磁通经过一次、二次绕组，必在两绕组中感应相应的电动势。一次绕组感应的电动势为：
一次绕组的电动势
二次绕组感应的电动势为：
二次绕组的电动势
通常将一次电动势e1对二次电动势e2之比称为变压器的变压比：
变压
2.变压器变换电流
变压器从电网中获取能量，通过电磁感应进行能量转换，再把电能输送给负载。根据能量守恒定律，在忽略变压器内部损耗的情况下，变压器输入和输出的功率基本相等，即：
变换电流
3. 变压器变换阻抗
在电子线路中，常用变压器来变换阻抗。变压器改变阻抗值的原理图如图所示。
变压器变换阻抗的原理
其中，负载阻抗为|zl| ，其端电压为u2，流过的电流为i2，变压器的变压比为k,则
负载阻抗
变压器一次绕组中的电压和电流分别为：
一次绕组的电流电压
从变压器输入端看，等效的输入阻抗为|zin|， 即 ：
输入阻抗
4.变压器的外特性和电压变化率
为了说明负载对变压器二次侧电压的影响，可以作出变压器的外特性曲线，如图所示。
变压器外特性曲线
电压变化率是变压器的主要性能指标之一。变压器有负载时，变压器二次侧输出电压随负载而变化的程度用电压变化率δu来表示。电压变化率是指一次侧加额定电压，二次侧空载时端电压u2n与负载时端电压u2之差相对于u2n的百分比，即
电压变化
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1.互感
如图所示，a，b两个线圈绕制在同一铁芯上，它们之间没有直接电的联系。一个线圈中磁场的磁通穿过另一线圈的部分叫做互感磁通。由于一个线圈中的电流发生变化而在另一个线圈中产生感应电动势的现象叫做互感现象，在互感现象中产生电动势叫做互感电动势。
互感现象
若第一个线圈中的电流变化率为δi1/δt，则在第二个线圈中产生的互感电动势为：
第二个线圈的互感电动势
若第二个线圈中的电流变化率为δi2/δt，则在第一个线圈中产生的互感电动势为：
第一个线圈的互感电动势
m为两个线圈的互感系数，单位为h。
m的大小与两个线圈各自的自感系数有关，还与两个线圈的相对位置有关，将两个线圈绕在同一铁芯上或将两个线圈相互靠近，都可以增大互感系数，增大两个线圈的距离，并且相互间成“丁”字形放置，都可以减小互感系数。两个线圈互感系数的大小和它们的自感系数的关系为：
互感系数的大小
2.同名端
在同一变化磁通作用下，几个线圈的感应电动势极性相同的端点叫做同名端，感应电动势极性相反的端点叫做异名端。如图所示。
同名端示意图
同名端的判别如下：
方法一：如上图(a)所示是一无分支磁路，假设某一瞬间磁路中有一变化的磁通，在磁路中的每一个线圈中都会产生感应电动势，由安培定则可知，在同一磁路平面上，同时从前(或后)开始绕向铁芯的线圈的端点(图中b，c，e)感应电动势的极性相同，是同名端;同时从一前一后绕向铁芯线圈的两个端点就是异名端，图(a)中，a和c，a和e，b和d等都是异名端。
对有分支磁路，如上(b)所示，线圈1和2同在i回路上，线圈2和3，1和3同在ⅱ回路上。对线圈1和2，可以把回路i的顺时针绕向作为参考方向，按参考方向，凡顺时针(或逆时针)绕向回路的端点就是同名端，图中a和c为同名端。用相同的方法可以判断线圈2和3之间，c和e为同名端;1和3之间，a和e为同名端。
方法二：如图所示，
用氖管判断同名端
将线圈1和2连接成如图所示电路，其中n为氖管电阻r可用来限制通过氖管电流的大小。
实验开始时，要记住线圈1的哪一端与电源正极(图中a端)相连接，并记上标记“·”
闭合开关s时，通过氖管(假设此时接线圈d端的氖管的下端发光)观察线圈2的感应电流是从线圈哪一端流出的(图中c端)，那么，这一端和1中标“·”的一端(a端)就是同名端。
3.电感线圈的连接
工程技术中，有时需要将电感线圈之间进行连接。线圈的连接分为串联和并联。具有互感关系的几个线圈首尾顺次连接起来叫做线圈的串联，两个线圈的异名端连接在一起的叫做顺串，两个线圈的同名端连接在一起的叫做反串。
二、变压器
变压器在日常生活中并不多见，有些小伙伴还是看见过的，像有些功放啊，一些家电呀，特别是手机充电器那里面就有变压器，只不过个头比较小。
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1.变压器变换电压
根据电磁感应定律，主磁通经过一次、二次绕组，必在两绕组中感应相应的电动势。一次绕组感应的电动势为：
一次绕组的电动势
二次绕组感应的电动势为：
二次绕组的电动势
通常将一次电动势e1对二次电动势e2之比称为变压器的变压比：
变压
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3. 变压器变换阻抗
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其中，负载阻抗为|zl| ，其端电压为u2，流过的电流为i2，变压器的变压比为k,则
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变压器一次绕组中的电压和电流分别为：
一次绕组的电流电压
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输入阻抗
4.变压器的外特性和电压变化率
为了说明负载对变压器二次侧电压的影响，可以作出变压器的外特性曲线，如图所示。
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