高中物理 第4章 远距离输电 第2节 变压器 变压器的雏形;感应线圈素材 鲁科版选修3-2

高中物理 第4章 远距离输电 第2节 变压器 变压器的雏形;感应线圈素材 鲁科版选修3-2

变压器的雏形—感应线圈 ‎ ‎1831年8月29日，法拉第采用图1所示的实验装置进行磁生电的实验。图1中，圆环用7/8英寸的铁棍制成，圆环外径6英寸；A是三段各24英尺长铜线绕成的线圈(三段间可根据需要串联)；B是50英尺铜线绕成的2个线圈(2个线圈可以串联)；1为电池；2为开关；3为检流器。实验时，当合上开关2后，法拉第发现检流器3摆动，即线圈B和检流器3中有电流流过。也就是说，法拉第通过这个实验发现了电磁感应现象。法拉第进行这个实验的装置(法拉第感应线圈，图2)实际上是世界上第一只变压器雏形，以后法拉第又作了数次实验，同年10月28日还制成了第一台圆盘式直流发电机。同年11月24日，法拉第向英国皇家学会报告了他的实验及其发现，从而使法拉第被公认为电磁感应现象的发现者，他也顺理成章地成为变压器的发明人。‎ 图1  法拉第实验装置原理图(‎1831年8月29日) 但实际上最早发明变压器的是美国著名科学家亨利。1830年8月，时为纽约奥尔巴尼(Albang)学院教授的亨利利用学院假期，采用图3所示的实验装置进行磁生电实验。当他合上开关K，发现检流计P的指针摆动；打开开关K，又发现检流计P的指针向相反方向摆动。实验中，当打开开关K时，亨利还在线圈B的两端间观察到了火花。亨利还发现，改变线圈A和B的匝数，可以将大(Intensity)电流变为小(Quantity)电流，也可将小电流变为大电流。实际上，亨利这个实验是电磁感应现象的非常直观的关键性实验，亨利这个实验装置也实际上是一台变压器的雏形。但是，亨利做事谨慎，他没有急于发表他的实验成果，他还想再做一些实验。然而假期已过，他只得将这件事搁置一旁。后来他又进行了多次实验，直到1832年才将实验论文发表在《美国科学和艺术杂志》第7期上。但是，在此以前，法拉第 图2  法拉第感应线圈 图3  亨利实验装置原理图(1830年8月)‎ 首先公布了他的电磁感应实验，介绍了他的实验装置，因此电磁感应现象的发明权只能归法拉弟，变压器的发明权也非法拉弟莫属了。亨利虽然非常遗憾地与电磁感应现象的发现权和变压器的发明权擦肩而过，但他在电学上的贡献、对变压器发明的贡献则是有目共睹的。特别值得一提的是，亨利实验装置比法拉弟感应线圈更接近于现代通用的变压器。 从现代变压器原理来看，法拉弟感应线圈是一只单心闭合磁路双绕组式变压器。由于当时没有交流电源，所以它是一种原始的脉冲变压器，而亨利变压器则是一种原始的双心开路磁路双绕组式脉冲变压器。‎