變壓器的互感原理是什么

更新時間：2025-08-14

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變壓器的互感原理基于電磁感應現象，是指當一個線圈（初級線圈）中的電流發生變化時，所產生的變化磁場會在另一個線圈（次級線圈）中產生感應電動勢的現象。以下是對其原理的詳細解釋：

工作機制：當交流電源連接到變壓器的初級線圈上時，初級線圈中會有交變電流通過，根據安培定則，這個交變電流會產生交變磁場。由于鐵芯具有良好的導磁性能，交變磁場會集中在鐵芯中，并幾乎全部穿過次級線圈。根據法拉第電磁感應定律，閉合回路中的磁通量發生變化時，回路中就會產生感應電動勢。因此，次級線圈中會感應出一個電動勢，若次級線圈與負載形成閉合回路，就會有感應電流產生。
電壓變換關系：根據互感原理，變壓器次級線圈的電壓與初級線圈的電壓之間的比例取決于兩個線圈之間的匝數比，即 $U_{1} / U_{2} = N_{1} / N_{2}$ ，其中 $U_{1}$ 、 $U_{2}$ 分別為初級線圈和次級線圈的電壓， $N_{1}$ 、 $N_{2}$ 分別為初級線圈和次級線圈的匝數。通過改變初級線圈和次級線圈的匝數比，變壓器可以實現不同的電壓變換，從而將電能從一個電路傳輸到另一個電路，并滿足不同負載對電壓的需求。
互感系數：兩個線圈之間的互感程度用互感系數 $M$ 來衡量，互感系數在數值上等于一個線圈中每秒電流變化 1 安培時在另一線圈中所引起的互感電動勢的大小。其大小取決于兩個線圈的幾何形狀、大小、相對位置、各自的匝數以及它們周圍介質的磁導率等因素。