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Un transformateur combine les deux principes de base du magnétisme et de l'inductance en plaçant deux bobines de fil à proximité l'une de l'autre. Voici les principes que le transformateur exploite:
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Un courant changeant passant à travers un fil crée un champ magnétique en mouvement autour du fil.
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Un courant changeant sera induit dans un fil exposé à un champ magnétique en mouvement.
Lorsqu'une source de courant alternatif est connectée à l'une des bobines, cette bobine crée un champ magnétique qui se dilate et s'effondre de concert avec la tension changeante du courant alternatif. En d'autres termes, lorsque la tension augmente à travers la bobine, la bobine crée un champ magnétique en expansion. Lorsque la tension atteint son maximum et commence à diminuer, le champ magnétique créé autour de la bobine commence à s'effondrer.
La seconde bobine est située dans le champ magnétique créé par la première bobine. Lorsque le champ magnétique se dilate, il induit un courant dans la seconde bobine. La tension aux bornes de la seconde bobine augmente aussi longtemps que le champ magnétique se dilate. Lorsque le champ magnétique commence à s'effondrer, la tension aux bornes de la seconde bobine commence à diminuer.
Ainsi, le courant induit dans la seconde bobine reflète le courant qui traverse la première bobine. Une petite quantité d'énergie est perdue dans le processus, mais si le transformateur est bien construit, la force du courant induit dans la seconde bobine est très proche de la force du courant passé à travers la première bobine.
La première bobine d'un transformateur - celle qui est connectée à la tension alternative - est appelée la bobine primaire . La deuxième bobine - celle dans laquelle une tension alternative est induite - est appelée bobine secondaire . Tous les transformateurs ont à la fois une bobine primaire et une bobine secondaire.
Un transformateur dont la bobine primaire a plus de tours que sa bobine secondaire est appelé un transformateur abaisseur parce qu'il réduit la tension - c'est-à-dire que la tension à la bobine secondaire est inférieure à la tension au primaire bobine. De même, un transformateur qui a plus de tours dans le secondaire que dans le primaire s'appelle un transformateur élévateur parce qu'il augmente la tension. Bien que la tension augmente dans un transformateur élévateur, le courant est réduit proportionnellement. Par exemple, si la bobine primaire a deux fois moins de tours que la bobine secondaire, la tension induite dans la bobine secondaire sera deux fois la tension appliquée à la bobine primaire, mais le courant qui circule dans la bobine secondaire sera la moitié du courant circulant à travers la bobine primaire.
De même, lorsque la tension diminue dans un transformateur abaisseur, le courant augmente proportionnellement. Ainsi, si la tension est coupée de moitié, le courant double.
Rappelez-vous la formule de base pour le calcul de la puissance électrique:
P = V I
En d'autres termes, la puissance est égale à la tension multipliée par le courant. Un transformateur transfère l'énergie de la bobine primaire à la bobine secondaire. Comme la puissance doit rester la même, si la tension augmente, le courant doit diminuer. De même, si la tension diminue, le courant doit augmenter.
Les transformateurs sont la principale raison pour laquelle nous utilisons du courant alternatif au lieu du courant continu dans les grands réseaux de distribution d'énergie. C'est parce que quand vous envoyez de grandes quantités de puissance sur une longue distance, il est beaucoup plus efficace d'envoyer la puissance sous la forme de haute tension et de faible courant.
Les transformateurs fonctionnent uniquement avec un courant alternatif. C'est parce que c'est le
changement du champ magnétique créé par la bobine primaire qui induit une tension dans la bobine secondaire. Pour créer un champ magnétique changeant, la tension appliquée à la bobine primaire doit changer constamment. Comme le courant continu est une tension constante et fixe, il crée un champ magnétique fixe qui n'induit pas de tension dans la bobine secondaire.
