Przeczytaj
Warto przeczytać
TransformatorTransformator w swoim działaniu wykorzystuje zjawisko indukcji elektromagnetycznejzjawisko indukcji elektromagnetycznej, czyli wytwarzanie w obwodzie SEM indukcji, wtedy gdy zmienia się strumień indukcji magnetycznej przez ten obwód. Żeby zrozumieć, jak działa transformator, należy poznać jego budowę.
Na stalowy rdzeń transformatora nawinięte są dwa uzwojenia: pierwotne i wtórne. Jeśli w uzwojeniu pierwotnym będzie płynął prąd przemiennyprąd przemienny, to wytworzy on we wspólnym rdzeniu zmienne pole magnetyczne (wartość indukcji magnetycznej jest wprost proporcjonalna do wartości natężenia prądunatężenia prądu ; kierunek wektora indukcji magnetycznej jest zależny od kierunku przepływu prądu). To zmienne pole magnetyczne spowoduje, że zmienny będzie strumień pola magnetycznego przez uzwojenie wtórne, a więc w uzwojeniu wtórnym wytworzy się SEM indukcji, czyli napięcienapięcie wtórne na końcach tego uzwojenia.
W najprostszym modelu transformatora stosunek obu napięć równy jest stosunkowi liczby zwojów na uzwojeniach,
gdzie lub oznacza napięcie pierwotne (wejściowe), a lub oznacza napięcie wtórne (wyjściowe), – liczba zwojów w uzwojeniu pierwotnym, – liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym.
Stosunek liczby zwojów na uzwojeniach, , nazywamy przekładnią transformatora.
Wynika stąd, że jeśli chcemy obniżyć wartość napięcia, to liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym musi być mniejsza niż w uzwojeniu pierwotnym. Ile razy mniejsza? Tyle, ile razy ma być mniejsze napięcie wyjściowe. Zatem w naszym przykładzie dotyczącym ładowarki telefonu komórkowego ok. 46 razy,
Podczas transformowania (zmieniania) napięcia zmienia się jednocześnie natężenie prądu, dlatego że w idealnym transformatorze (taki model tutaj przyjęliśmy) nie ma strat energetycznych i moc dostarczana do uzwojenia pierwotnego (z jakiegoś źródła) musi być równa mocy przekazanej do uzwojenia wtórnego,
Ponieważ moc prądumoc prądu jest wyrażona poprzez iloczyn napięcia i natężenia prądu, oznacza to, że
skąd
Widzimy więc, że zwiększając napięcie w uzwojeniu pierwotnym k-krotnie, również k-krotnie zmniejszymy natężenie prądu w uzwojeniu wtórnym. Ma to znaczenie przy przesyłaniu energii elektrycznej na duże odległości: straty energii w przewodach są wprost proporcjonalne do kwadratu wartości natężenia prądu. I dlatego w liniach przesyłowych panuje bardzo wysokie napięcie.
Ale czasem opłaca się działanie odwrotne: zmniejszenie napięcia skutkuje bowiem wzrostem natężenia prądu w obwodzie wtórnym. Ta możliwość zwiększania natężenia prądu w uzwojeniu wtórnym transformatora jest wykorzystana w takich urządzeniach jak np. piec hutniczy, spawarka, lutownica czy zgrzewarka punktowa.
Słowniczek
urządzenie elektryczne podwyższające lub obniżające napięcie przemienne.
wytwarzanie prądu indukcyjnego w obwodzie zamkniętym podczas zmiany strumienia pola magnetycznego przez ten obwód.
wielkość skalarna zdefiniowana jako stosunek wielkości ładunku elektrycznego przepływającego przez przekrój przewodnika do czasu, w którym ten ładunek przepłynął, oznaczamy je literą . Jednostką natężenia jest amper, .
wielkość skalarna odnoszona do dowolnych dwóch punktów obwodu elektrycznego lub do pola elektrycznego; równa stosunkowi pracy , wykonywanej przez siły pola elektrycznego przy przemieszczaniu ładunku elektrycznego wzdłuż pewnej krzywej (między 2 wybranymi punktami pola, np. A i B), do wartości tego ładunku: . Oznacza się je literą , a jego jednostka to wolt, .
prąd wywołany napięciem przemiennym, np. napięciem sinusoidalnie zmiennym: .
energia elektryczna przypadająca na jednostkę czasu; tutaj: moc przekazywana z jednego uzwojenia do drugiego. Oznaczenie nie różni się od stosowanego w mechanice. Jednostką jest oczywiście wat, .