非平衡互感稳压器导致能量不守恒

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学过物理学或电工技术的朋友都知道，稳压器是一种能量传输效率非常高的设备，如果不算线圈发热的话，能量传输效率几乎可以达到。稳压器的输出电压和输入电压与线圈的匝数成正比，如果次级线圈的匝数是初级线圈匝数的10倍，那末输出电压就比输入电压高10倍。然而电流却同线圈匝数成反比，输出能量与输入能量总是相等的。
当大学老师讲到这里的时候，我们问为什么电流同线圈匝数成反比，老师说，因为能量一定要守恒，所以电流同线圈匝数必须成反比。这个答案很难让我们信服，难道稳压器也懂得能量守恒的道理吗？这个稳压器既没有耳朵，也没有嘴巴，它为什么要这么听话呢？这里面一定有一个机制，我们看到的能量守恒是这个机制的结果，而不是原因。如果把结果当成原因来讲，恰恰表明我们还没有完全了解稳压器的工作机制。
后来查看了中国的和外国的各种各样的教材，发现所有的讲义都是把‘电流同线圈匝数成反比’当成一个定津来讲的，包括MIT,Princeton,Stanford,Berkeley,等等。从这一点上看，我国的高等教育水平已经与世界没有差别了。那么到底是什么机制在暗中支持着能量守恒呢？
这个机制就是互感的平衡。互感是指当一个线圈上有电流通过时，将在另一个线圈上感应出电动势。对稳压器来说，因为有一个初级线圈和一个次级线圈，所以有两个互感系数，一个是初级线圈对次级线圈的互感系数，另一个是次级线圈对初级线圈的互感系数，在诸位看到这篇文章以前，所有的稳压器的这两个互感系数都是相等的。相等的互感就是平衡互感。事实上，因为他们是相等的，人们就不再区分它们，把他们统称为‘互感’。平衡互感就是导致能量守恒的原因，这是在数学上严格证明的。
那么现在的问题是，是否可以作出互感不平衡的稳压器呢？事实上麦克斯韦方程已经预示了这一点。在麦克斯韦方程中，有两个来源可以产生磁场，一个是传导电流，一个是位移电流，后者实际上是空间电场对时间的导数。数学上可以证明来自于传导电流的互感都是平衡的，但是来自于位移电流的互感就不平衡了。设想有一个平行板电容，电容间的磁场有一部分来自于连接电容的导线上的传导电流，其余的来自于电容内部的位移电流，一般来说，平行板间隔越大，来自于位移电流的部分就越多。如果一个次级线圈放在平行板电容的中间平面上，那么位移电流就会贡献一份互感给次级线圈，反过来，次级线圈对位移电流的互感却为零，因为在位移电流中没有电子。
互感不平衡的稳压器将导致能量不守恒，这也是在数学上严格证明的。在这里，我们不得不对麦克斯韦