变压器由一对彼此绝缘的线圈组成,包裹在共同的铁芯上。当电流通过其中一个线圈时,它会在铁芯中产生磁场。这个磁场会在另一个线圈中生成一种电流。如果主线圈中的线圈磁场更强,则辅助线圈中的电流会比主线圈中的电流更弱,反之亦然。
这个简单的原理使得变压器能够将一个电压转换为另一个电压。通常,主线圈被称为“原线圈”,辅助线圈被称为“副线圈”。当副线圈中的匝数比原线圈小时,变压器就能够将高电压输入转换为低电压输出。
变压器的匝数比是主线圈和副线圈的匝数之比。当变压器将高电压输入转换为低电压输出时,副线圈中的匝数比主线圈中的匝数少。换言之,变压器的输出电压是输入电压的一部分,比例由变压器的匝数比确定。
例如,如果变压器的匝数比为2:1,则输出电压将是输入电压的一半。这意味着,如果变压器将120伏特输入转换为60伏特输出,则它的匝数比必须为2:1。
变压器的功率守恒定律是指,变压器的输入功率(P_in)等于输出功率(P_out),前提是忽略一些小的功率损失。这个定律来源于电能守恒定律。电能守恒定律是指,在任何给定的时间内,输入的总电能必须等于输出的总电能。
例如,当变压器将120伏特的电压输入转换为60伏特的电压输出时,输出的电流将是输入电流的两倍。但是,变压器将传递一半的电能,因此输出功率将只是输入功率的一半。
变压器利用电磁感应定律将输入电压转换为输出电压。电磁感应定律是指,当一个磁通量(Φ)穿过一个线圈时,它产生一个电动势。磁通量取决于铁芯中的磁场强度和线圈的匝数。
这个定律是解释变压器如何运作的关键,因为输入和输出电压的变化取决于铁芯中的磁场变化和线圈的匝数比。在变压器中,通过改变线圈的匝数比,可以使输出电压不同于输入电压。