電子學/變壓器
描述
變壓器是一種用於升高或降低電路中電壓和電流的裝置。在現代電力分配系統中，變壓器用於提高電壓水平，以減少傳輸過程中的線路損耗。
工作原理
變壓器依賴法拉第定律，該定律指出時變磁場可以線上圈中感應出時變電壓。在變壓器中，這是透過在某種型別的鐵磁材料周圍繞制多匝線圈來實現的。通常，有兩組繞組：初級繞組和次級繞組。初級繞組連線到發電機；次級繞組連線到負載。當將時變電壓施加到初級繞組時，將在鐵磁芯內部產生磁場。鐵磁材料用於將磁通量集中線上圈內。繞組外部的磁通量減少，從而提高了裝置的效率。
時變磁場在次級繞組中感應出電壓。
次級電壓的大小取決於初級繞組和次級繞組的匝數比。假設變壓器的次級繞組有 100 匝，而初級繞組只有 50 匝。由此產生的次級電壓將是初級電壓的兩倍。同樣，如果初級繞組有 100 匝，而次級繞組有 50 匝，則次級電壓將是初級電壓的一半。
此時，似乎我們從無中生有，但事實並非如此。回想一下，能量既不能被創造也不能被毀滅。我們知道流入初級繞組的電功率是電流和電壓的乘積。同樣，流出變壓器的功率也必須是其電流和電壓的乘積。忽略變壓器鐵芯中的損耗，進入變壓器的功率也必須是離開變壓器的功率。這意味著為了提高電壓，我們必須降低電流。同樣，透過降低電壓，我們增加了電流。與變壓器電壓一樣，電流之比取決於初級繞組和次級繞組的匝數比。但是，在處理電流時，務必記住，匝數較多的邊電流較小，反之亦然。考慮上面提到的初級與次級匝數比為 1:2 的變壓器。流入初級繞組的 100 安培電流會導致流出次級繞組的 50 安培電流。
用途
電力變壓器最明顯的應用是在電力分配中。回想一下，在電路中，。因此，電路元件消耗的功率與流過它的電流的平方成正比。在傳輸線中，這一點很重要，因為線路本身具有一定的特性阻抗。為了減少傳輸線中的功率損耗，最好傳輸儘可能少的電流。對於給定的功率，最好的方法是提高電壓。
變壓器也用於阻抗匹配。給定一個電壓源和一條具有特性阻抗的傳輸線，可以使用變壓器使負載看起來更大或更小，以便負載接收最大功率。請注意，最大功率不等於最大效率。為了在使用電能方面實現最大效率，負載應具有極高的電阻，以便在電路其餘部分中損失的能量可以忽略不計。但是，從方程來看，具有極高電阻的負載將接收微不足道的功率（儘管遠高於電路的其餘部分）。對於任何給定的負載上恆定的電壓，負載接收的功率由給出，因此關係如此。再次注意，這裡使用的方程是使用歐姆定律轉換的上面那個方程，並且是唯一合適的，因為在這種情況下，如果電阻增加，電流會下降。 
實質上，它們是 3 個單相變壓器，其中一個端子連線到一個公共端子，稱為中性線，該端子通常連線到大地/接地。它們的電壓彼此相位相差 120 度。