电路理论/互感

磁场

电感器以磁场形式储存能量。电感器的磁场实际上延伸到电感器之外，并且可以受到附近另一个电感器的影响（或影响）。上图显示了围绕电感器的磁场（红线）。

互感

如果我们无意或有意地将两个电感器靠近放置，我们实际上可以将电压和电流从一个电感器转移到另一个电感器。这种特性称为 **互感**。利用互感来改变电压或电流输出的器件称为 **变压器**。

产生磁场的电感器称为 *初级线圈*，拾取磁场的电感器称为 *次级线圈*。变压器被设计为通过将两个线圈缠绕在同一个 *核心* 上来获得最大的互感。（在电感计算中，我们需要知道哪些材料形成了磁通量的路径。 *空心* 线圈的电感很低；铁芯或其他磁性材料芯是磁通量的更好“导体”。）

次级中出现的电压是由共享磁场的 *变化* 引起的，每次通过初级电流发生变化时。因此，变压器在交流电上工作，因为电压和电流不断变化。

理想变压器

现代电感器

当 N₁ 匝线圈导通电流时。在线圈上存在磁场 B。B 的变化会在 N₁ 和 N₂ 匝线圈上产生感应电压，如图所示

-ξ_p = $N_{p}{\frac {dB}{dt}}$

-ξ_s = $N_{s}{\frac {dB}{dt}}$

-ξ₂ 与 -ξ₁ 的比值

-ξ_p / -ξ_s = ${\frac {N_{p}}{N_{s}}}$

如果 N_p 匝线圈的输入电压为 -ξ_p，则输出电压为

${\frac {V_{s}}{V_{p}}}$ = -ξ_s / -ξ_p = ${\frac {N_{s}}{N_{p}}}$

$V_{s}=V_{p}{\frac {N_{s}}{N_{p}}}$

因此，这个器件能够通过改变线圈的匝数比来提高、降低和传导电压

因此，输出电压可以

• 通过增加 N_s 匝线圈的匝数大于 N_p 来提高或升压
• 通过减少 N_s 匝线圈的匝数小于 N_p 来降低或降压
• 通过将 N_s 匝线圈的匝数设置为等于 N_p 来缓冲

下图显示了电感器和变压器构造的几个例子。右上角是一个环形铁芯类型（环形是甜甜圈形状的数学术语）。这种形状非常有效地包含了磁通量，因此更少的功率（或信号）会损失到铁芯的加热中。

升压和降压

术语“升压”和“降压”用于比较次级（输出）电压与提供给初级的电压。

许多变压器专门设计为仅作为升压或降压变压器工作。虽然理想变压器可以简单地“翻转”，但我们发现许多实际变压器是在某些电压和电流范围内设计以最佳性能的。

例如，电力变压器可用于将家用交流电（约 120 伏）降压至 24 伏，用于家用供暖控制等。在本例中，输出电流高于初级电流，因此变压器在其次级绕组中采用更粗的线规。

在处理非常高电压的变压器中，要特别注意绝缘。处理数千伏的绕组必须抵抗电弧和其他在家中看不到的问题。

最后，电子设备中的一些变压器是为名为“阻抗匹配”的任务而设计的，而不是为特定的输入/输出电压而设计的。此功能在涵盖音频和无线电主题的文献中进行了说明。

进一步阅读

• 电子学/变压器

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