Il trasformatore consente di aumentare la tensione a causa di una perdita di intensità di corrente o viceversa. In tutti i casi, si applica la legge di conservazione dell'energia, ma parte di essa si trasforma inevitabilmente in calore. Pertanto, l'efficienza del trasformatore, sebbene di solito vicina all'unità, è inferiore.
Istruzioni
Passo 1
Il trasformatore si basa su un fenomeno chiamato induzione elettromagnetica. Quando un conduttore è esposto a un campo magnetico variabile, alle estremità di questo conduttore si genera una tensione, che corrisponde alla prima derivata della variazione in questo campo. Pertanto, quando il campo è costante, non si verifica alcuna tensione alle estremità del conduttore. Questa tensione è molto piccola, ma può essere aumentata. Per fare ciò, invece di un conduttore rettilineo, è sufficiente utilizzare una bobina costituita dal numero di spire desiderato. Poiché le spire sono collegate in serie, le tensioni ai loro capi vengono sommate. Pertanto, a parità di altre condizioni, la tensione sarà maggiore di una spira o di un conduttore rettilineo nel numero di volte corrispondente al numero di spire.
Passo 2
Puoi creare un campo magnetico alternato in diversi modi. Ad esempio, la rotazione di un magnete vicino alla bobina creerà un generatore. Nel trasformatore, per questo, viene utilizzato un altro avvolgimento, chiamato avvolgimento primario, e ad esso viene applicata una tensione di una forma o dell'altra. Nell'avvolgimento secondario sorge una tensione, la cui forma corrisponde alla prima derivata della forma d'onda della tensione nell'avvolgimento primario. Se la tensione sul primario cambia in modo sinusoidale, sul secondario cambierà in modo coseno. Il rapporto di trasformazione (da non confondere con il rendimento) corrisponde al rapporto tra il numero di spire degli avvolgimenti. Può essere minore o maggiore di uno. Nel primo caso, il trasformatore sarà step-down, nel secondo step-up. Il numero di spire per volt (il cosiddetto "numero di spire per volt") è lo stesso per tutti gli avvolgimenti del trasformatore. Per i trasformatori di frequenza di rete, è almeno 10, altrimenti l'efficienza diminuisce e il riscaldamento aumenta.
Passaggio 3
La permeabilità magnetica dell'aria è molto bassa, pertanto i trasformatori senza nucleo vengono utilizzati solo quando funzionano a frequenze molto elevate. Nei trasformatori di frequenza industriali sono stati utilizzati nuclei costituiti da piastre di acciaio ricoperte da uno strato dielettrico. A causa di ciò, le piastre sono isolate elettricamente l'una dall'altra e non si verificano correnti parassite, che possono ridurre l'efficienza e aumentare il riscaldamento. Nei trasformatori di alimentatori a commutazione che funzionano a frequenze maggiori, tali nuclei non sono applicabili, poiché possono verificarsi correnti parassite significative in ogni singola piastra e la permeabilità magnetica è eccessiva. Qui vengono utilizzati nuclei di ferrite: dielettrici con proprietà magnetiche.
Passaggio 4
Le perdite nel trasformatore, che ne riducono l'efficienza, derivano dall'emissione di un campo elettromagnetico alternato da parte dello stesso, piccole correnti parassite che si verificano ancora nel nucleo nonostante le misure adottate per sopprimerle, nonché la presenza di resistenza attiva nel avvolgimenti. Tutti questi fattori, tranne il primo, portano al riscaldamento del trasformatore. La resistenza attiva dell'avvolgimento dovrebbe essere trascurabile rispetto alla resistenza interna dell'alimentatore o del carico. Pertanto, maggiore è la corrente attraverso l'avvolgimento e minore è la tensione ai suoi capi, più spesso viene utilizzato il filo.
