Функционирование трансформаторов основано на связи цепей через магнитный поток.
При подключении к первичной обмотке, имеющей , витков, переменного напряжения в ней появляется переменный ток и возникнет магнитный поток который в основном будет замыкаться через магнитопровод и пронизывать витки как первичной, так и вторичной обмотки, имеющей витком, в результате чего в первичной обмотке индуцируется ЭДС , а во вторичной . Наличие ЭДС вызовет появление тока во вторичной обмотке, и на нагрузочном резисторе появится напряжение . Ток создаст магнитный поток . направленный навстречу потоку , в результате чего в магнит проводе установится результирующий магнитный поток . Незначительная часть потока, создаваемого током замыкается не через магнитопровод, а через воздух. Этот поток называется потоком рассеяния , точно так же существует поток рассеяния вторичной обмотки . В правильно сконструированном трансформаторе потоки рассеяния ничтожно малы, и ими можно пренебречь.
В соответствии со вторым законом Кирхгофа напряжение должно быть равно сумме падения напряжения на активном сопротивлении провода первичной обмотки и двух ЭДС, обусловленных потоками и сцепленными с первичной обмоткой:
|
|
Соответственно, для вторичной обмотки
Значение ЭДС, индуцируемой в первой обмотке, определяется скоростью изменения магнитного потока:
Действующее значение ЭДС [В] равно:
Магнитный поток можно выразить через индукцию :
Где - площадь поперечного сечения сердечника, см2
Тогда величина ЭДС первичной обмотки равна:
.
Соответственно, ЭДС вторичной обмотки равно
Из последних соотношений следует:
Это соотношение называется коэффициентом трансформации.