Трансформатори - це прості, але надзвичайно корисні електричні пристрої, і вони працюють через явище, відоме як електромагнітна індукція. Якщо розмістити провідний провід в мінливому магнітному полі, поле індукує в ньому електричний струм, і там, де є струм, є різниця потенціалів або напруга. Зворотне також справедливо. Змінний струм у провіднику створює магнітне поле. Оскільки струм повинен змінюватися (в потоці), трансформатори працюють лише із змінним струмом електроенергії, що є перевагою змінного струму над потужністю постійного струму.
Напруга залежить від кількості разів проходження провідника через магнітне поле. Ви можете перетворити напругу в одному контурі - первинному контурі - на іншу напругу в a вторинний контур, регулюючи кількість разів проходження провідників для кожного контуру через магнітне поле. Пристрій, який робить це, є трансформатором, і коли він зменшує напругу у вторинному контурі, це понижуючий трансформатор. Це саме те, що робить трансформатор на лінії електропередач за межами вашого будинку. Зробити власний знижувальний трансформатор легко, але він буде не таким великим і потужним, як той, що знаходиться на лінії електропередач. Однак це буде працювати точно так само.
Трансформатори використовують обмотки
Трансформатор використовує один провідник, намотаний кілька разів навколо центрального сердечника для первинного контуру, і інший провідник також намотується кілька разів навколо одного або іншого сердечника для вторинного контуру. Співвідношення кількості обмоток у цих котушках визначає напругу у вторинній котушці. Формула трансформатора, яка випливає із закону Фарадея, така:
\ frac {N_s} {N_p} = \ frac {V_s} {V_p}
де Ns та Nстор - кількість обмоток у вторинній та первинній котушках відповідно і Vs і Vстор - напруги.
У понижувальному трансформаторі вторинна напруга менше первинної напруги, тому кількість обмоток у вторинній котушці має бути менше кількості в первинній котушці. Якщо ви знаєте напругу в первинному контурі і у вас є ціль для вторинної котушки, ви досягнете своєї цілі, регулюючи кількість обмоток на обох котушках.
Побудова понижуючого трансформатора
Найефективніші трансформатори мають феромагнітні жили, оскільки цей матеріал намагнічується первинна котушка і передає енергію вторинній котушці ефективніше, ніж котушки можуть пройти самі. Найпростіший спосіб отримати феромагнітну котушку - це знайти велику сталеву шайбу в будівельному магазині або на шкідливому майданчику. Він повинен мати діаметр від 2 до 3 дюймів.
Для виготовлення котушок можна використовувати будь-який провідний дріт, але найкращим є магнітний дріт 28 калібру - це дуже тонкий мідний дріт, покритий ізоляцією. Щоб створити первинну котушку, обмотуйте дріт близько шайби принаймні 500 разів, тримаючи провід щільно разом. За необхідності намотуйте його шарами. Ретельно підраховуйте кількість обмоток і записуйте їх кількість. Закінчивши намотування, залиште два кінці вільними для підключення до джерела живлення і обмотайте малярську стрічку навколо проводів, щоб утримувати їх на місці.
Оскільки ви будуєте понижуючий трансформатор, кількість обмоток у вторинній котушці буде меншим. Фактичне число залежить від напруги, яку ви хочете, і ви можете розрахувати це за допомогою формули трансформатора. Накрутіть вторинну котушку поверх первинної, залишаючи кінці вільними для підключення до лічильника. Обмотайте котушку малярським скотчем, а потім обмотайте весь трансформатор ізолентою, щоб ізолювати його. Трансформатор готовий до тестування.
Приклад розрахунку
Припустимо, ви хочете знизити 120-вольтову потужність від домашньої розетки до 12 вольт. Коефіцієнт напруги 12/120 = 1/10, тому, якщо первинна котушка має 500 обмоток, вторинна котушка повинна мати 50.
Зверніть увагу, що використання домашньої напруги в цьому розрахунку є лише прикладом та поточним струмом при такій великій напрузі дроти будуть швидко нагріватися, і насправді було б небезпечно спробувати зменшити. Безпечніше використовувати цей елементарний трансформатор для набагато менших вхідних напруг від безпечніших джерел. Не залишайте трансформатор підключеним протягом будь-якого часу.
Попередження
Не намагайтеся використовувати трансформатор із розетками або схемами вашого будинку.