题目

⑴理想变压器原线圈的外加电压U为什么和感应电动势E相等,如果没电阻不分压,那么为什么感应的和外加的相等?（我知道电阻不分压,所以输入电压就等于原电动势,我想知道的是为什么感应出来的电动势和输入的电压相等?）
⑵理想变压器原线圈的外加电压U和感应电动势E相等,就是U=E.那么不就没有电流了么?有人说只有空载才会这样,那么如果有负载,难道U≠E吗?
U是外加电压也就是原本的电动势,而E是感应出来的电动势.U=E并且反向,这样两个电动势不就相互抵消了吗,就算接上负载,也没电流啊?

提问时间：2020-07-18

答案

1、前提是它们必须相等.在设计变压器时,是令感应电动势和外加电压相等而依据电磁感应定律,经过数学推导得出在一定的变压器铁芯和电源频率下需要线圈的是多少的.
变压器公式：E=√2*π*N*B*S=U,
其中：
N--线圈匝数
B--铁芯磁感应强度,单位：特斯拉
S--铁芯横截面积,单位：平方米
工程上嫌这两个单位太大,分别取高斯和平方厘米,则：
E=√2*π*N*B*S*10^-8=U
如果U≠E,势必造成电路上有电压差.根据全电路欧姆定律,这个差值只能由电源内阻来承担（因为理想变压器没有电阻）,而理想电源也没有内阻,这将使电路里的电流为无穷大.实际上理想电源和理想变压器是不存在的,所以差出的电压由电源和变压器的内阻共同承担,电流会很大.这将造成电源和变压器严重发热而烧毁.变压器铁芯的磁感应强度需要一定的电流来建立,是一个有限量.所以,设计变压器的中心任务就是如何使变压器在很小的激励电流下就能建立起铁芯里应有的磁感应强度,还要使线圈电阻尽量小.
2、空载时,理想变压器的铁芯磁感应强度无限大,所以不用激励电流就可以使E=√2*π*N*B*S*10^-8,线圈的匝数和变压器体积都可以很小了.
带负载时,变压器副边有了电流,这个电流所产生的磁场总是抵消原磁场变化的,变压器里的磁场平衡被破坏.那么原边就必须增加一个电流来建立等量的磁通量,才能使铁芯里的磁通量维持不变,即维持各电压的等量关系.因为E=-dΦ/dt.
变压器里的磁场是动态的,你把它看成静止的了.只有磁通量发生变化,才有感应电动势,因为E=-dΦ/dt.也正是因为副边接了负载,使dΦ/dt改变,才迫使原边电流相应地变化以维持磁通变化率dΦ/dt不变.为什么变压器通上直流电不能变压呢?就是因为直流电不能产生变化的磁场.
不知我这么说你是否能理解?