在小編很小的時(shí)候，小編特別喜歡躲在小倉(cāng)庫(kù)里，偷偷看看老爸當(dāng)年的高中物理書(shū)。書(shū)里面介紹了一個(gè)神奇的東西——變壓器，能把高電壓變成低電壓，也能把低電壓變成高電壓。每當(dāng)停電時(shí)，小編就想，如果手里有這個(gè)神器就好了，就能用電池點(diǎn)亮家里的電視機(jī)，就能繼續(xù)看動(dòng)畫(huà)片了。后來(lái)一次偶然的機(jī)會(huì)，拆了一個(gè)游戲機(jī)的電源頭，發(fā)現(xiàn)了里面的變壓器，大概就是下面這個(gè)樣子的：

小型變壓器

于是小編就想，如果把電池接在一邊，電視接在另一邊，不就能點(diǎn)亮電視了嗎？

但是并沒(méi)有成功，年幼的小編想破腦袋也沒(méi)想出來(lái)，為什么變壓器不能把電池的低電壓變成能點(diǎn)亮電視機(jī)的高電壓呢？直到小編上了高中、大學(xué)，學(xué)了電子工程專(zhuān)業(yè)，才明白其中的道理。

那么為什么書(shū)上說(shuō)變壓器能改變電壓，小編的實(shí)驗(yàn)卻不成功呢？我們先來(lái)看一看變壓器的結(jié)構(gòu)：

變壓器原理圖

變壓器的基本結(jié)構(gòu)是兩組線圈，分別繞在同一個(gè)鐵芯上。輸入電能的一邊叫“原線圈”，也叫“初級(jí)線圈”；輸出電能的一邊叫“副線圈”，也叫“次級(jí)線圈”。鐵芯由具有良好導(dǎo)磁性的鐵磁材料制成。變壓器為什么能改變電壓呢？要了解這個(gè)問(wèn)題，我們首先要從電流的磁效應(yīng)說(shuō)起。

1820年4月的一天晚上，丹麥物理學(xué)家漢斯·奧斯特（H.C.Oersted）在給學(xué)生上課時(shí)，突然來(lái)了靈感，他把一根通了電的導(dǎo)線平行的放置在了一個(gè)小磁針上。令人驚奇的現(xiàn)象發(fā)生了，小磁針緩緩轉(zhuǎn)到了和導(dǎo)線垂直的方向。他改變電流的方向，磁針的偏轉(zhuǎn)方向也隨之改變。奧斯特看到這個(gè)現(xiàn)象非常的興奮，他意識(shí)到電和磁存在著某種內(nèi)在的聯(lián)系，是可以互相轉(zhuǎn)化的。三個(gè)月后，奧斯特發(fā)表了僅有4頁(yè)紙的簡(jiǎn)短論文《關(guān)于磁針上電流碰撞的實(shí)驗(yàn)》，向世界宣布了電流的磁效應(yīng)。這一天是1820年7月21日，在這一天，奧斯特揭開(kāi)了電磁學(xué)的序幕，標(biāo)志著電磁學(xué)時(shí)代的到來(lái)。

漢斯·奧斯特

既然電流能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，那么磁場(chǎng)也一定能產(chǎn)生電流。時(shí)任英國(guó)皇家學(xué)院實(shí)驗(yàn)室總監(jiān)的法拉第對(duì)此產(chǎn)生了極大熱情，轉(zhuǎn)向電磁學(xué)研究。然而從電生磁到磁生電，整整耗費(fèi)了法拉第10年的時(shí)間。直到1881年8月29日，通過(guò)下圖的實(shí)驗(yàn)裝置，法拉第終于發(fā)現(xiàn)只有變化的磁場(chǎng)才能產(chǎn)生變化的電流，由此揭開(kāi)了電磁感應(yīng)的原理。而這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，也就是世界上的第一個(gè)變壓器。同年10月28日，法拉第發(fā)明了人類(lèi)有史以來(lái)的第一個(gè)發(fā)電機(jī)——圓盤(pán)發(fā)電機(jī)，人類(lèi)文明史上的電力時(shí)代從此開(kāi)端。值得敬佩的是，偉大的物理學(xué)家法拉第因?yàn)榧揖池毢?，只上過(guò)兩年小學(xué)，完全是靠著驚人的毅力通過(guò)自學(xué)，成為了著名的物理學(xué)家和化學(xué)家。

偉大的物理學(xué)家——邁克爾·法拉第

法拉第的電磁感應(yīng)線圈

當(dāng)然這里面還有一個(gè)小插曲，美國(guó)著名科學(xué)家亨利在1830年時(shí)，就發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)正直假期，他利用下圖的裝置實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，合上開(kāi)關(guān)K會(huì)使檢流計(jì)（一種簡(jiǎn)單的電流表）的指針擺動(dòng)；而斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，檢流計(jì)會(huì)向相反的方向擺動(dòng)。亨利實(shí)驗(yàn)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的另一個(gè)關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)，然而亨利做事謹(jǐn)慎，沒(méi)有急于發(fā)表成果，假期結(jié)束后他只好把這個(gè)事擱置了。所以是法拉第率先公布了電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，電磁感應(yīng)的發(fā)現(xiàn)人也就歸功于法拉第了。

亨利的實(shí)驗(yàn)裝置

兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都解釋了這樣的一個(gè)原理：變化的磁場(chǎng)能夠產(chǎn)生變化的電流，這一原理更加規(guī)范的表述為只要穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化，閉合電路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。我們來(lái)回顧一下我們開(kāi)頭的問(wèn)題，為什么變壓器能改變電壓呢？因?yàn)橥ㄟ^(guò)原邊的變化的電流產(chǎn)生了變化的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)通過(guò)鐵心傳導(dǎo)到了副邊，在副邊的線圈中感應(yīng)出了電壓。而原邊產(chǎn)生磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，與原邊的圈數(shù)（又叫匝數(shù)）成正比，圈數(shù)越多，電流越大。而磁場(chǎng)在副邊感應(yīng)出的電壓，同樣和副邊的圈數(shù)成正比。因此只要控制好原邊和副邊的圈數(shù)比，就能成比例的改變電壓大小了。

那么為什么小編的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有成功呢，因?yàn)槲覀兤綍r(shí)用的干電池提供的是直流電，也就是恒定不變的電壓。恒定的電壓只能產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)，而恒定的磁場(chǎng)，是不能在副邊感應(yīng)出電壓的，因此變壓器是不能改變直流電的電壓的。所以小編的實(shí)驗(yàn)當(dāng)然就沒(méi)有成功啦。

雖然小編的實(shí)驗(yàn)失敗了，但是探索的過(guò)程早早的在小編心里埋下了科學(xué)的種子?？傆幸惶?，這顆種子會(huì)生根發(fā)芽，即使我們未來(lái)不會(huì)從事科研工作，這種科學(xué)的精神都是一筆珍貴的財(cái)富。通過(guò)這個(gè)故事，我們也要銘記，再天馬行空的想法，想要落地還是需要扎實(shí)的理論知識(shí)。古人說(shuō)學(xué)而不思則罔，思而不學(xué)則殆，光想不學(xué)終究只是幻想，只有掌握了扎實(shí)的理論知識(shí)，才能真正實(shí)現(xiàn)我們的奇思妙想，否則就會(huì)成為“民科”，在錯(cuò)誤的道路上漸行漸遠(yuǎn)。

民科1

民科2

民科與大V

民科與官微

+