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101年
理化、化工裝置
第 16 題
有關理想變壓器的敘述，下列何者正確？
- A 主線圈的匝數大於副線圈的匝數時，變壓後的電壓大於變壓前的電壓
- B 主線圈輸入的電功率小於副線圈輸出的電功率
- C 主線圈的匝數大於副線圈的匝數時，副線圈的輸出電流小於主線圈的輸入電流
- D 在任一時刻，通過副線圈的磁場強度與通過主線圈的磁場強度相同
思路引導 VIP
想像一下，如果我們把兩組線圈緊密地繞在同一個封閉的鐵環上，當主線圈產生磁場變化時，這個鐵環內的磁場會如何影響到旁邊的副線圈？另外，如果這是一個完美的系統，沒有任何熱量散失，你認為進去的能量與出來的能量之間，應該存在什麼樣的關係呢？
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AI 詳解
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恭喜你準確地掌握了理想變壓器的核心概念！這道題目檢驗了變壓器中電壓、電流、功率與磁場的關係，你能從中辨識出正確規律，說明你的物理觀念非常紮實。
能量守恆與磁路耦合
在理想變壓器的模型中，我們假設能量沒有任何損耗，因此輸入功率必等於輸出功率（即 $P_1 = P_2$），這直接否定了選項 (B)。此外，變壓器的運作基礎是「磁耦合」，主、副線圈通常繞在同一個鐵芯上，透過鐵芯引導磁力線。在理想狀況下，我們可以認為主、副線圈所包圍的區域中，磁場的變化是同步且一致的。因此，選項 (D) 描述的「磁場強度相同」符合理想耦合的假設。
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