Transformatoren

Een apparaat dat spanningen van de ene waarde naar de andere omzet met behulp van inductie, wordt een transformator genoemd. Een transformator bestaat uit twee afzonderlijke spoelen, of wikkelingen, die om dezelfde zachte ijzeren kern zijn gewikkeld. Ze zijn echter elektrisch van elkaar geïsoleerd.

De ijzeren kern heeft een aanzienlijke relatieve permeabiliteit. Daarom zijn de magnetische veldlijnen die worden gegenereerd als gevolg van de stroom in één wikkeling bijna volledig opgesloten in de kern, zodat dezelfde magnetische flux elke winding van zowel de primaire als de secundaire wikkelingen doordringt, waardoor de wederzijdse inductie van de twee wikkelingen wordt gemaximaliseerd.

De primaire wikkeling heeft N_P lussen, of windingen, en is aangesloten op een wisselspanningsbron. De secundaire wikkeling heeft N_S windingen en is verbonden met een belastingsweerstand. In een ideale transformator genereert de wisselspanning die op de primaire wikkeling wordt toegepast een magnetische flux, die een emf in de secundaire wikkeling induceert. Daarom moet de uitgangsspanning die aan de belastingsweerstand wordt geleverd gelijk zijn aan de emf die over de secundaire wikkeling wordt geïnduceerd. Bijgevolg is de verhouding van de secundaire emf tot de primaire emf gelijk aan de verhouding van secundaire tot primaire windingen. Als de wikkelingen geen weerstand hebben, zijn de geïnduceerde emf's gelijk aan de klemspanningen over respectievelijk de primaire en de secundaire wikkelingen, en worden gegeven door:

Deze vergelijking wordt vaak afgekort als de transformatorvergelijking. In het ideale geval worden energieverliezen als gevolg van magnetische hysteresis, ohmse verwarming in de wikkelingen en ohmse verwarming van de geïnduceerde wervelstromen in de kern ook genegeerd.

De geïnduceerde emf in de secundaire wikkeling veroorzaakt een wisselstroom die energie levert aan het apparaat waarmee deze is verbonden. Alle stromen en emf's hebben dezelfde frequentie als de wisselstroombron.