变压器的工作原理。
发明这个东西的究竟是天使还是魔鬼?电力传输明明很简单,为什么还要使用危险的高压电?我们都知道是电子在导线中的定向运动产生了电流,但导线多多少少都存在电阻。电子在导线内运动时会不断碰撞导体中的原子,这些碰撞就会使原子加热,此时电能转化成了热能,这就造成了能量损耗。
根据焦耳定律得知,产生的热量等于电流的平方乘以电阻,这就意味着电阻不变的前提下电流越大能量损耗就越多。那还有没有办法能降低输电损耗?答案就是提高电压。因为功率等于电流乘以电压,而电压又与发热无关。明白了这个道理,接下来让我们看一下变压器是如何升压的。

·让我们先做一个小实验,用线圈在永磁铁旁边来回移动,线圈的来回移动会不断切割磁铁的磁通线从而产生电流。而此时我们把永磁铁换成线圈,接着给线圈通上直流电。根据安培定律,电流通过导体会产生磁场,此时线圈的磁场就和磁铁是一样的。

但是当我们把直流电换成交流电,电流方向的改变致使磁场方向也在不断颠倒,此时左边的线圈就会被动的切割磁通线,因此也会产生电流,这就相当于隔空输电,其实这就是手机无线充电的原理。

·回到正题,接下来我们改变一下线圈的形态,在一个铁芯的两端缠绕上线圈,铁芯由高磁导率的硅钢片制成,它可以帮助磁场更高效的传导。在这个系统中,电流从左边的线圈开始输入,我们称其为初级线圈,然后在右边的次级线圈输出。
根据法拉第电磁感应定律,电压的大小和导线的匝数(长度)成正比,因此如果次级线圈的匝数更多,那么输出的电流就会变高。同样的道理,如果是初级线圈的匝数更多,那么输出的就是低压电。

让我们看一下整个输电过程,电从发电厂出来时会被升压,然后通过高压线路输送,到达地区后先经过变电站降压,随后再通过配电线路到达低压变压器中,进一步降压再输送至千家万户。
这就是变压器的基础原理,你学会了吗?