变压器与磁滯曲线.PDF

物理實驗四實驗講義 變壓器與磁滯曲線 目的 瞭解變壓器工作原理並實際製作；觀察不同樣品材料之磁滯曲線。 原理 變壓器 由電磁學的基本原理可知，導線內的電流可感應磁場，而磁場的變化可產生感應電 動勢。變壓器是由兩個磁力線互相耦合的線圈所構成，如下圖 1所示。兩個不同匝數的 螺形線圈，其中一線圈 1 匝數為N 1 ，若於線圈上輸入一交流(AC)電壓 ε ，使其自感產生 一隨時間變化的磁場，磁場的變化經由互感使得線圈 2 （匝數為N2 ）上產生感應電壓ε 與 電流 I 2 ，其符合下列關係式詳細推導請參閱普物課本( Halliday et al Ch29~Ch33或 Serway et al Ch30~Ch33或 YoungFreedman Ch27~Ch31) …eq.1 圖 1 圖 2 若變壓器無能量損耗，則 ε I ε I ； …eq.2 本實驗第一部份是使用 PT型變壓器 (Power Transformer) 。圖( 2 為等效電路)在開始討論時， 假定副線圈 (secondary)是斷路，因而其中沒有電流，於是原線圈 (primary)的作用只是一具電感 器 註¹( ) 。由於通過原線圈和副線圈的通量相同，各線圈中每一 匝的感應電動勢也相同，因 此，原線圈與副線圈的感應電動勢之比等於兩線圈的匝數比。 即 …eq.3 所以，只要適當地選擇匝數比，就可以達到升壓和降壓的目的。接下來考慮副線圈電路 閉合的情形。 圖 3 圖 4 1 物理實驗四實驗講義 此時的感應電動勢，除了自感電動勢，還須考慮互感電動勢註²( ) 。 ； …eq.4 它的等效電路如圖4 ，一個互感的值可以完全描述兩個線圈在感應電動勢的交互作用。 若副線圈接一電阻形成迴路， ⁄ R ，在不考慮能量損耗時，輸入原線圈功率=副 線圈輸出功率，即 = …eq.5 註¹ :在任何具變動電流之電路中，因自身磁場變動而造成之感應電動勢，稱為自感電動 勢。 ; …eq.6 註² :互感的單位:1 1 · 1 · ·