Trasformatori

Un dispositivo che trasforma tensioni da un valore a un altro mediante induzione è chiamato trasformatore. Un trasformatore è composto da due avvolgimenti separati, o avvolgimenti, avvolti attorno allo stesso nucleo di ferro dolce. Tuttavia, sono elettricamente isolati l'uno dall'altro.

Il nucleo di ferro ha una permeabilità relativa sostanziale. Pertanto, le linee di campo magnetico generate a causa della corrente in un avvolgimento sono quasi interamente confinate all'interno del nucleo, in modo che lo stesso flusso magnetico permei ogni spira sia dell'avvolgimento primario che di quello secondario, massimizzando l'induttanza mutua dei due avvolgimenti.

L'avvolgimento primario ha NP spire ed è collegato a una sorgente di tensione alternata. L'avvolgimento secondario ha NS spire ed è collegato a una resistenza di carico. In un trasformatore ideale, la tensione alternata applicata all'avvolgimento primario genera flusso magnetico, il quale induce una forza elettromotrice nell'avvolgimento secondario. Pertanto, la tensione in uscita fornita alla resistenza di carico deve essere uguale alla forza elettromotrice indotta nell'avvolgimento secondario. Di conseguenza, il rapporto tra la forza elettromotrice secondaria e quella primaria è uguale al rapporto tra le spire secondarie e quelle primarie. Se gli avvolgimenti hanno resistenza nulla, le forze elettromotrici indotte sono uguali alle tensioni terminali attraverso gli avvolgimenti primario e secondario, rispettivamente, e sono date da:

Questa equazione è spesso abbreviata come l'equazione del trasformatore. In un caso ideale, le perdite di energia per isteresi magnetica, riscaldamento ohmico negli avvolgimenti e riscaldamento ohmico delle correnti parassite indotte nel nucleo sono anche trascurate.

La forza elettromotrice indotta nell'avvolgimento secondario dà origine a una corrente alternata che fornisce energia al dispositivo a cui è collegato. Tutte le correnti e le forze elettromotrici hanno la stessa frequenza della sorgente CA.