Переменный ток выгодно отличается от постоянного тем, что
относительно легко можно изменить его силу. Аппараты, преобразующие
переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения,
называются электрическими трансформаторами (от латинского слова
transformo - преобразую).
Трансформатор состоит из нескольких катушек (обмоток), намотанных на
каркас изолированным проводом, которые размещают на магнитопроводе из
тонких пластин специальной стали (см. рис.).
Переменный электрический ток, текущий по одной из обмоток, называемой
первичной, создает вокруг нее и в- магнитопроводе переменное магнитное
поле, пересекающее витки другой - вторичной - обмотки трансформатора,
возбуждая в ней переменную электродвижущую силу. Достаточно к выводам
вторичной обмотки подключить лампу накаливания, как в получившейся
замкнутой цепи потечет переменный ток. Таким образом электрическая
энергия передается из одной обмотки трансформатора в другую без
непосредственного их соединения, только за счет связывающего обмотки
переменного магнитного поля.
Если обе обмотки имеют равное число витков, то во вторичной обмотке
наведется такое же напряжение, какое подводится к первичной. Например,
если подать на первичную обмотку трансформатора переменный ток
напряжением 220 В, то и во вторичной обмотке тоже возникнет ток
напряжением 220 В. Если обмотки разные - тогда и напряжение во вторичной
обмотке не будет равно напряжению, подаваемому на первичную обмотку. В
повышающем трансформаторе, т. е. в трансформаторе, повышающем напряжение
электрического тока, вторичная обмотка содержит витков больше, чем
первичная, поэтому и напряжение на ней больше, чем на первичной. В
понижающем трансформаторе, наоборот, вторичная обмотка содержит меньше
витков, чем первичная, поэтому и напряжение на ней меньше.
Трансформаторы находят широкое применение в промышленности и быту.
Силовые электрические трансформаторы дают возможность передавать
переменный ток по линиям электропередачи на большое расстояние с малыми
потерями энергии. Для этого напряжение переменного тока, вырабатываемого
генераторами электростанции, с помощью трансформаторов повышают до
напряжения в несколько сотен тысяч вольт и посылают по линиям
электропередачи в различных направлениях. В месте потребления энергии,
на расстоянии многих километров от электростанции, это напряжение
понижают трансформаторами.
Схема работы трансформатора
Во время работы мощные трансформаторы сильно нагреваются. Чтобы
уменьшить нагрев магнитопровода и обмоток, трансформаторы помещают в
специальные баки с минеральным маслом. Электрический трансформатор,
оборудованный такой системой охлаждения, имеет весьма внушительные
размеры: его высота достигает нескольких метров, а масса составляет
сотни тонн. Кроме таких трансформаторов существуют и
трансформаторы-карлики, работающие в радиоприемниках, телевизорах,
магнитофонах, телефонных аппаратах (см.
Телефонная связь). С
их помощью получают несколько напряжений, питающих разные цепи
устройства, производят эстафетную передачу сигналов от одной
электрической цепи в другую, от каскада к каскаду, разделяют
электрические цепи.
