Transformer changes voltage

Output proportional to turns

The strength of the magnetic field is proportion to the input voltage and the number of turns around the core (called the primary coil). By reversing the rule, the output voltage is proportional to the strength of the changing magnetic field and the number of turns (called the secondary coil).

For example, if you wanted to increase your house voltage from 110 volts (110V) to 220V in order to power your electric stove, you could use a transformer with twice the turns in the secondary coil as in the primary coil.

The relationship is written as:

input volts / input turns = output volts / output turns

110V / 5 turns = 22 = 220V / 10 turns

Using transformers

Transformers are used to lower voltage to be safer to use in your house. You may also use an adapter to lower the voltage even more for some devices you use. DC transformers are now available, but they won't replace AC transformers.

House voltage

Normally, the current in the electrical lines outside your house are around 1100V. The reason it is so high is that the electricity travels more effectively over long distances at higher voltages. High voltage lines carry up to 10,000 volts.

The transformer near to top of the electrical pole changes the voltage to a safer 110V for your house.

Adapters

Most people use adapters when they power devices that also use batteries. An adapter is a transformer that changes the 110V house current to 12V or 9V that is used by the device. It also changes the AC to DC, because the device works on batteries.

Changing AC to DC is done by electronic circuitry called a rectifier. It essentially chops off 1/2 of the AC current to make it similar to DC. Some of the lost AC current is turned into heat. That is one reason your adapters sometimes get warm.

DC transformers

You can see that DC voltages could not be changed with the configuration of the transformer. This is because the DC current would not be changing the magnetic field the way AC current does. And this was the reason that AC won over DC when electricity started to be used around the world.

Since then, electrical engineers have developed DC transformers, primarily using special circuitry. Since most everyone now uses AC, it is too late to change the system.

In conclusion

The principles for creating an AC electromagnet and how a changing magnetic field leads to how a transformer works. The output voltage of a transformer is proportional to the ratio of the number of turns of the coils. Transformers reduce the high voltage to a safer home voltage, as well as to reduce 100V to what can be used in some battery-powered devices.

информация с сервера www.school-for-champions.com

Трансформаторы переменного тока.

Главным преимуществом переменного тока (AC) по сравнению с постоянным (DC) является возможность легко преобразовывать потенциальную энергию из одного напряжения в другое посредством трансформатора. Это устройство используется не только для понижения напряжения до бытового, но и для понижения бытового напряжения для некоторых приборов, таких как кассетные магнитофоны.

Нам нужно ответить на следующие вопросы о трансформаторах переменного тока:

• Как работает трансформатор?

• Какие электрические и магнитные принципы используются в его работе?

• Каковы области применения трансформаторов?

На этом уроке мы ответим на эти вопросы.

Базовые принципы

Трансформатор использует несколько важных электромагнитных явлений для преобразования переменного напряжения. Прежде всего нам предстоит понять принципы работы электромагнита и создания электрического тока.

Создание электромагнита.

Вокруг проводника с постоянным током создается магнитное поле. Это можно обнаружить, если поместить рядом с проводником компас и наблюдать за перемещениями стрелки при включении тока.

При намотке проводника на кусок железа магнитное поле усиливается многократно благодаря действию атомов железа, каждый из которых представляет собой крошечный магнит. Железный сердечник с намотанным на него проводником называют электромагнитом.

Зависимость от напряжения.

Увеличение тока, протекающего через проводник (или увеличение напряжения), увеличивает напряженность поля электромагнита. Она примерно соответствует используемому напряжению. Увеличение напряжения вдвое увеличит вдвое напряженность.

Зависимость от числа витков.

Увеличение числа витков провода, намотанного на стальной сердечник, увеличивает напряженность поля в электромагните. Напряженность примерно соответствует числу витков. Увеличение втрое числа витков увеличит втрое и напряженность.

(Идея для эксперимента: пронаблюдайте изменение напряженности электромагнита при изменении напряжения и/или числа витков).

Направление магнитного поля.

Направление магнитной индукции определяется направлением тока и направлением намотки провода на сердечник. Измените направление тока – северный и южный полюса магнита поменяются местами.

При постоянном токе вы должны заменить провод, чтобы поменять направление тока. При переменном направление меняется каждый цикл.

Таким образом, каждый полюс электромагнита меняется с северного на южный 60 раз в секунду в США и 50 раз в секунду в некоторых других странах.

Создание электрического тока.

Ток в цепи появляется, когда проводник вводят в магнитное поле или когда магнитное поле меняется вблизи проводника. Последнее можно осуществить, перемещая магнит возле проводника или меняя каким-либо образом напряженность поля.

Трансформация напряжения.

Для трансформации или изменения напряжения переменного тока электромагнит применяется с учет вышеизложенных принципов.

Электромагнит переменного тока.

В электромагните переменного тока направление магнитного поля меняется постоянно. Если вы поместите такой электромагнит рядом с проводником, его переменное магнитное поле создаст в проводнике электрический ток.

Вместо этого лучше намотать проводник непосредственно на стальной сердечник электромагнита. Именно так работает трансформатор.

Трансформатор.

Трансформатор представляет собой стальной сердечник с двумя обмотками, по одной из которых протекает переменный ток, при этом в другой ток наводится магнитным полем. Наиболее распространенная форма – прямоугольная рамка или тор с обмотками на противоположных сторонах.

Зависимость выходного сигнала от числа витков.

Напряженность магнитного поля пропорциональна входному напряжению и числу витков в первичной обмотке. Используя то же правило, можно сказать, что выходное напряжение (во вторичной обмотке) пропорционально напряженности переменного магнитного поля и числу витков вторичной обмотке.

Отношение запишется так:

Входное напряжение/витки первичной обмотки = выходное напряжение/витки вторичной обмотки

110 В / 5 витков = 22 = 220 В / 10 витков

Использование трансформаторов.

Трансформаторы используются для понижения напряжения, чтобы электрический ток было безопасно использовать в быту. Также вы можете использовать адаптер, чтобы понизить напряжение для некоторых устройств еще больше. Сейчас стали доступны и трансформаторы постоянного тока, но они вряд ли в будущем вытеснят трансформаторы переменного тока.

Бытовое напряжение.

Как правило, ток подается внутрь вашего дома с напряжением около 1100 В. Такое напряжение используется, чтобы более эффективно передавать ток на большие расстояния. Высоковольтные линии работают на напряжениях до 10000 В.

Для домашнего использования напряжение понижается трансформатором до безопасных 110 В.

Адаптеры.

Большинство людей используют адаптеры, когда применяют приборы, рассчитанные на питание от батарей. Адаптер представляет собой трансформатор, который понижает бытовое напряжение 110 В до 12 или 9 В, требующихся устройству. Он также преобразует переменный ток в постоянный.

Это преобразование осуществляется в электрическом устройстве, называемом выпрямителем. Он, как правило, по существу обрезает половину переменного тока, чтобы сделать его похожим на постоянный. Часть потерянного переменного тока преобразуется в тепло. Именно поэтому адаптеры часто сильно нагреваются.

Трансформаторы постоянного тока.

Вы видите, что напряжение постоянного тока не может быть изменено трансформатором. Причина этого – невозможность изменить напряжение постоянного тока переменным магнитным полем, так, как это происходит с переменным током. Это явилось причиной того, что переменный ток стал использоваться гораздо шире постоянного, когда электричество начали применять во всем мире.

На данный момент инженерами разработаны и трансформаторы постоянного тока с использованием специальных схем. Но постоянный ток исторически боле распространен, оснований для смены системы на данный момент нет.

В заключение.

Принципы создания электромагнитного поля переменным током и тока полем лежат в основе работы трансформатора. Выходное напряжение трансформатора пропорционально отношению числа витков его обмоток. Трансформаторы одинаково успешно понижают как высокое напряжение до бытового, так и напряжение в 100 В до используемого приборами, питающимися от батарей.

Summury

A major advantage of alternating current or AC electricity over direct current (DC) is the fact that the potential energy can be changed from one voltage to another through the use of a transformer. This device not only changes high voltages to house current, but it also is used to change the voltage from house current to that used by low voltage items, such as mini-tape recorders.

The principles for creating an AC electromagnet and how a changing magnetic field leads to how a transformer works. The output voltage of a transformer is proportional to the ratio of the number of turns of the coils. Transformers reduce the high voltage to a safer home voltage, as well as to reduce 100V to what can be used in some battery-powered devices.

Главным преимуществом переменного тока (AC) по сравнению с постоянным (DC) является возможность легко преобразовывать потенциальную энергию из одного напряжения в другое посредством трансформатора. Это устройство используется не только для понижения напряжения до бытового, но и для понижения бытового напряжения для некоторых приборов, таких как кассетные магнитофоны.

Принципы создания электромагнитного поля переменным током и тока полем лежат в основе работы трансформатора. Выходное напряжение трансформатора пропорционально отношению числа витков его обмоток. Трансформаторы одинаково успешно понижают как высокое напряжение до бытового, так и напряжение в 100 В до используемого приборами, питающимися от батарей.

List of Terms

AC elecntricity –переменный ток

potential energy – потенциальная энергия –энергия которая определяется взаимным расположением тел или частей одного тела.