高中定量 · 初中直观拓展 · 电磁学 · 交流变压

电压升高,功率也凭空增大吗?

理想交流变压器、纯电阻负载;输入为有效值,不适用于直流稳态。增加副边匝数,核对两侧功率。

问题的来处19世纪末 · 交流输电与变压器

理想变压器:问题从哪里来?

城市用电增长后,远距离输电的损耗成为难题。感应线圈和闭合铁芯的发展使交流电压能够升降,高压输电与就地降压逐渐成为电网的基本结构。

读一段背景,带着问题动手

城市用电增长后,远距离输电的损耗成为难题。感应线圈和闭合铁芯的发展使交流电压能够升降,高压输电与就地降压逐渐成为电网的基本结构。

这里研究理想变压器的匝数比。电压升高不等于凭空获得功率;实际设备还会有铜损、铁损和漏磁。

现在,换你来试增加副边匝数,核对两侧功率。 固定其他条件,亲手将副原匝数比分别设为1和2,各核验一次;升压时,原边电流怎样随负载变化?

理想变压器

P24 / 电磁学
今天的问题

升压时,原边电流怎样随负载变化?

独立探索要做什么?

增加副边匝数,核对两侧功率。 固定其他条件,亲手将副原匝数比分别设为1和2,各核验一次;升压时,原边电流怎样随负载变化?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从4到0.25 逐步改变副原匝数比;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
交流有效值 · 闭合铁芯与真实绕组路径原边副边副边电压12 V0中线 · 各量独立标定副边电流0.2 A0中线 · 各量独立标定输入=输出功率2.4 W0中线 · 各量独立标定

有效值电表与负载联动;线圈几何不随原边电压和负载变化。 图中量尺以0为中线,各量按默认值独立作非线性标定,长度不能跨量比较;精确数值与单位见读数。

灰框:闭合铁芯青色:原边金色:副边
看这里 · 副边电压12 V

输出12.00 V;输入输出均为2.400 W,未考虑磁芯与铜损。 有效值电表与负载联动;线圈几何不随原边电压和负载变化。

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

副边电压
12 V
副边电流
0.2 A
原边电流
0.2 A
输入=输出功率
2.4 W

输出12.00 V;输入输出均为2.400 W,未考虑磁芯与铜损。 有效值电表与负载联动;线圈几何不随原边电压和负载变化。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

负载电阻加倍,会怎样影响电流和功率?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

U₂/U₁=N₂/N₁;I₂=U₂/R,U₁I₁=U₂I₂。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

升压时,原边电流怎样随负载变化?

换个条件,再试一次

负载电阻加倍,会怎样影响电流和功率?

看哪里?

旋转查看装置连接与相对位置。用装置旁滑块改变条件,二维、三维和读数来自同一状态;尺寸为示意。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识电磁学 · 交流变压涉及的量与单位:副原匝数比(无量纲)、原边有效电压(V)、负载电阻(Ω)。高中定量 · 初中直观拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:增加副边匝数,核对两侧功率。

再做定量:保持其他条件,比较副原匝数比与副边电压(V),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

U₂/U₁=N₂/N₁;I₂=U₂/R,U₁I₁=U₂I₂。

对照核验提示:等匝:副原匝数比 1 ;两倍匝数:只改变副原匝数比 2 。按这些题设自己操作并比较副边电压,不把参考情景当个人完成。

适用范围:输出12.00 V;输入输出均为2.400 W,未考虑磁芯与铜损。 有效值电表与负载联动;线圈几何不随原边电压和负载变化。

OpenStax · Transformers(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。