变压器和电磁感应有什么关系(神奇的变压器和电磁感应)
变压器和电磁感应有什么关系(神奇的变压器和电磁感应)汉斯·奥斯特1820年4月的一天晚上,丹麦物理学家汉斯·奥斯特(H.C.Oersted)在给学生上课时,突然来了灵感,他把一根通了电的导线平行的放置在了一个小磁针上。令人惊奇的现象发生了,小磁针缓缓转到了和导线垂直的方向。他改变电流的方向,磁针的偏转方向也随之改变。奥斯特看到这个现象非常的兴奋,他意识到电和磁存在着某种内在的联系,是可以互相转化的。三个月后,奥斯特发表了仅有4页纸的简短论文《关于磁针上电流碰撞的实验》,向世界宣布了电流的磁效应。这一天是1820年7月21日,在这一天,奥斯特揭开了电磁学的序幕,标志着电磁学时代的到来。那么为什么书上说变压器能改变电压,小编的实验却不成功呢?我们先来看一看变压器的结构:变压器原理图变压器的基本结构是两组线圈,分别绕在同一个铁芯上。输入电能的一边叫“原线圈”,也叫“初级线圈”;输出电能的一边叫“副线圈”,也叫“次级线圈”。铁芯由具有良好导磁性的铁
在小编很小的时候,小编特别喜欢躲在小仓库里,偷偷看看老爸当年的高中物理书。书里面介绍了一个神奇的东西——变压器,能把高电压变成低电压,也能把低电压变成高电压。每当停电时,小编就想,如果手里有这个神器就好了,就能用电池点亮家里的电视机,就能继续看动画片了。后来一次偶然的机会,拆了一个游戏机的电源头,发现了里面的变压器,大概就是下面这个样子的:
小型变压器
于是小编就想,如果把电池接在一边,电视接在另一边,不就能点亮电视了吗?
但是并没有成功,年幼的小编想破脑袋也没想出来,为什么变压器不能把电池的低电压变成能点亮电视机的高电压呢?直到小编上了高中、大学,学了电子工程专业,才明白其中的道理。
那么为什么书上说变压器能改变电压,小编的实验却不成功呢?我们先来看一看变压器的结构:
变压器原理图
变压器的基本结构是两组线圈,分别绕在同一个铁芯上。输入电能的一边叫“原线圈”,也叫“初级线圈”;输出电能的一边叫“副线圈”,也叫“次级线圈”。铁芯由具有良好导磁性的铁磁材料制成。变压器为什么能改变电压呢?要了解这个问题,我们首先要从电流的磁效应说起。
1820年4月的一天晚上,丹麦物理学家汉斯·奥斯特(H.C.Oersted)在给学生上课时,突然来了灵感,他把一根通了电的导线平行的放置在了一个小磁针上。令人惊奇的现象发生了,小磁针缓缓转到了和导线垂直的方向。他改变电流的方向,磁针的偏转方向也随之改变。奥斯特看到这个现象非常的兴奋,他意识到电和磁存在着某种内在的联系,是可以互相转化的。三个月后,奥斯特发表了仅有4页纸的简短论文《关于磁针上电流碰撞的实验》,向世界宣布了电流的磁效应。这一天是1820年7月21日,在这一天,奥斯特揭开了电磁学的序幕,标志着电磁学时代的到来。
汉斯·奥斯特
既然电流能够产生磁场,那么磁场也一定能产生电流。时任英国皇家学院实验室总监的法拉第对此产生了极大热情,转向电磁学研究。然而从电生磁到磁生电,整整耗费了法拉第10年的时间。直到1881年8月29日,通过下图的实验装置,法拉第终于发现只有变化的磁场才能产生变化的电流,由此揭开了电磁感应的原理。而这个实验装置,也就是世界上的第一个变压器。同年10月28日,法拉第发明了人类有史以来的第一个发电机——圆盘发电机,人类文明史上的电力时代从此开端。值得敬佩的是,伟大的物理学家法拉第因为家境贫寒,只上过两年小学,完全是靠着惊人的毅力通过自学,成为了著名的物理学家和化学家。
伟大的物理学家——迈克尔·法拉第
法拉第的电磁感应线圈
当然这里面还有一个小插曲,美国著名科学家亨利在1830年时,就发现了磁生电的现象。当时正直假期,他利用下图的装置实验时发现,合上开关K会使检流计(一种简单的电流表)的指针摆动;而断开开关时,检流计会向相反的方向摆动。亨利实验是电磁感应现象的另一个关键实验,然而亨利做事谨慎,没有急于发表成果,假期结束后他只好把这个事搁置了。所以是法拉第率先公布了电磁感应实验,电磁感应的发现人也就归功于法拉第了。
亨利的实验装置
两个实验都解释了这样的一个原理:变化的磁场能够产生变化的电流,这一原理更加规范的表述为只要穿过闭合电路的磁通量发生变化,闭合电路中就会产生感应电流。我们来回顾一下我们开头的问题,为什么变压器能改变电压呢?因为通过原边的变化的电流产生了变化的磁场,这个磁场通过铁心传导到了副边,在副边的线圈中感应出了电压。而原边产生磁场的强弱,与原边的圈数(又叫匝数)成正比,圈数越多,电流越大。而磁场在副边感应出的电压,同样和副边的圈数成正比。因此只要控制好原边和副边的圈数比,就能成比例的改变电压大小了。
那么为什么小编的实验没有成功呢,因为我们平时用的干电池提供的是直流电,也就是恒定不变的电压。恒定的电压只能产生恒定的磁场,而恒定的磁场,是不能在副边感应出电压的,因此变压器是不能改变直流电的电压的。所以小编的实验当然就没有成功啦。
虽然小编的实验失败了,但是探索的过程早早的在小编心里埋下了科学的种子。总有一天,这颗种子会生根发芽,即使我们未来不会从事科研工作,这种科学的精神都是一笔珍贵的财富。通过这个故事,我们也要铭记,再天马行空的想法,想要落地还是需要扎实的理论知识。古人说学而不思则罔,思而不学则殆,光想不学终究只是幻想,只有掌握了扎实的理论知识,才能真正实现我们的奇思妙想,否则就会成为“民科”,在错误的道路上渐行渐远。
民科1
民科2
民科与大V
民科与官微