
理想变压器的公式的推导,首先是P1=P2(理想变压器功率守恒) U1:U2=N1:N2(理想变压器电压之比与线围币数成正比) 11:12=N2:N1(理想变压器电流之比与线围币数成反比) 一般定义n=N2/N1,n称为变比,也称匝比
理想变压器是一种理想的电路元件,它可以在不改变交流电的频率和波形的情况下,实现电能的传输和变换。以下是理想变压器的一些重要公式及其推导过程:
1. 电压变换公式:U_1/U_2=N_1/N_2,其中U_1和U_2分别为输入端和输出端的电压,N_1和N_2分别为输入端和输出端的匝数。 推导:根据法拉第电磁感应定律,当磁通量发生变化时,会在绕组中产生感应电动势。对于理想变压器,磁通量在绕组中均匀分布,且没有磁损耗。假设输入端绕组匝数为N_1,输出端绕组匝数为N_2,则输入端的感应电动势E_1和输出端的感应电动势E_2分别为: E_1=N_1frac{dphi}{dt} E_2=N_2frac{dphi}{dt} 由于变压器没有能量损耗,输入端的功率等于输出端的功率,即U_1I_1=U_2I_2。又因为I_1=E_1/R_1,I_2=E_2/R_2,其中R_1和R_2分别为输入端和输出端的电阻,代入上式得到: U_1E_1=U_2E_2 将E_1和E_2的表达式代入上式,得到: U_1N_1frac{dphi}{dt}=U_2N_2frac{dphi}{dt} 两边同时除以frac{dphi}{dt},并整理得到: U_1/U_2=N_1/N_2
2. 电流变换公式:I_1/I_2=N_2/N_1。 推导:根据欧姆定律,I=U/R。将电压变换公式U_1/U_2=N_1/N_2代入,得到I_1/I_2=R_2/R_1。又因为R_1=N_1^2R_2(根据匝数与电阻的关系),代入上式得到I_1/I_2=N_2/N_1。
3. 阻抗变换公式:Z_1/Z_2=N_2/N_1,其中Z_1和Z_2分别为输入端和输出端的阻抗。 推导:阻抗Z等于电压U与电流I的比值,即Z=U/I。将电压变换公式和电流变换公式代入,得到Z_1/Z_2=(U_1/I_1)/(U_2/I_2)=U_1/U_2 imes I_2/I_1=N_1/N_2 imes N_2/N_1=1。
4. 功率变换公式:P_1=P_2,即输入端的功率等于输出端的功率。 推导:由于理想变压器没有能量损耗,输入端的功率等于输出端的功率,即$P_1=U_1I_1