trasformatori sono dispositivi utilizzati per abbassare o aumentare il voltaggio e il corrente elettrica. I trasformatori sono costituiti da due avvolgimenti di filo, primario e secondario, coinvolto in a nucleo metallico. Il passaggio di una corrente elettrica alternata nell'avvolgimento primario indurre alla formazione di una corrente elettrica alternata nell'avvolgimento secondario. IL proporzione tra le correnti primaria e secondaria dipende dal rapporto tra la numero di giri in ciascuno degli avvolgimenti.
Vedi anche:Capire come viene prodotta l'elettricità
come funzionano
I trasformatori vengono utilizzati per abbassare o aumentare le tensioni e le correnti elettriche nei circuiti delle utenze o trasmissione di energia elettrica. Se un trasformatore abbassa una tensione elettrica, aumenta automaticamente l'intensità della corrente elettrica in uscita e viceversa, mantenendo sempre la potenza trasmesso, dato da Prodotto dà catena per il voltaggio.
P - energia elettrica
tu - Tensione elettrica
io - corrente elettrica
Per motivi di efficienza, la trasmissione di energia elettrica su grandi distanze avviene sempre in alta tensione e con bassa corrente elettrica, in risposta alle perdite di energia causate dal effetto joule, poiché l'energia dissipata nei fili è proporzionale alla corrente elettrica.
Per i circuiti a consumo energetico, come quelli residenziali, vengono utilizzati valori di tensione elettrica bassi, per motivi di sicurezza: potenziali elettrici molto elevati possono produrre scariche elettriche. È per questo motivo che troviamo grossi trasformatori su pali, la cui funzione è quella di abbassare la potenziale elettrico della corrente che viene trasportata dai fili, portandola alle abitazioni con tensioni nel 110V o 220V.
Vedi anche: Effetti sul corpo quando si riceve uno shock
I trasformatori comuni sono costruiti con due avvolgimenti di filo di rame, chiamati primario e secondario. Questi avvolgimenti hanno sempre un numero di spire diverso e vengono poi attorcigliati attorno ad un nucleo di ferro, senza alcun contatto tra di loro. Guarda la figura qui sotto:
Trasformatore con avvolgimenti primari e secondari.
l'avvolgimento primario è acceso direttamente a uno generatore di forza elettromotrice alternato (i trasformatori non funzionano con corrente continua), cioè in esso si forma una corrente elettrica. intensità e senso variabile, portando alla generazione di a campo magnetico con stesse caratteristiche.
Questo campo magnetico è quindi focalizzata e amplificato attraverso il nucleo di ferro verso l'avvolgimento secondario. Il campo magnetico variabile induce la comparsa di una corrente elettrica nel secondario. La relazione tra i potenziali elettrici tra l'avvolgimento primario e secondario è data dalla seguente formula:
VP — tensione nell'avvolgimento primario
VS — tensione nel secondario
noP — numero di spire dell'avvolgimento primario
noS — numero di spire dell'avvolgimento secondario
Come sappiamo, la tensione e la corrente elettrica sono inversamente proporzionale, quindi, il rapporto per le correnti elettriche degli avvolgimenti primario e secondario è invertito:
ioP — corrente elettrica nell'avvolgimento primario
ioS — corrente elettrica nell'avvolgimento secondario
noP — numero di spire dell'avvolgimento primario
noS — numero di spire dell'avvolgimento secondario
Il fenomeno fisico alla base del funzionamento dei trasformatori è chiamato induzione elettromagnetica ed è descritto dalla legge di Faraday-Lenz. Questa legge ci informa che quando produciamo una variazione del flusso magnetico attraverso una regione dello spazio, deve sorgere un campo magnetico per opporsi a questa variazione. Vuoi saperne di più sull'argomento? Accedi al nostro testo: Legge di Faraday.
Vedi anche: Cos'è la corrente alternata?
Tipi di trasformatori
Pur avendo funzioni simili, esistono diversi tipi di trasformatori che soddisfano esigenze diverse. Scopri alcuni dei tipi più comuni:
Trasformatore di corrente: Il suo scopo principale è quello di abbassare l'intensità della corrente elettrica, al fine di trasmetterla a reti di trasmissione o dispositivi che non supportano correnti elettriche elevate.
Potenziale trasformatore: è il tipo di trasformatore più comune, può abbassare o aumentare il potenziale elettrico a seconda della richiesta e del numero di avvolgimenti della bobina primaria e secondaria.
Trasformatore di distribuzione: presente nei centri di distribuzione delle centrali elettriche, è responsabile della distribuzione della corrente elettrica a diverse tipologie di utenze attraverso le linee di trasmissione.
Trasformatore di potenza: opera con livelli molto elevati di potenziale elettrico e corrente elettrica, è utilizzato nella generazione di energia elettrici, ma anche in applicazioni che richiedono molta potenza elettrica, come forni industriali e induzione.
Esercizi
1) Un trasformatore riceve una tensione elettrica di 4400 V nel suo avvolgimento primario. Determinare il numero di spire nell'avvolgimento primario in modo che la tensione di uscita attraverso l'avvolgimento secondario, 10 spire, sia 110 V.
Risoluzione:
Per risolvere l'esercizio basta utilizzare la formula che elenca le tensioni e il numero di giri in ogni turno:
2) Un trasformatore riceve 20 V di tensione nel suo avvolgimento principale, che contiene N spire. Se l'avvolgimento secondario di questo trasformatore è formato da 3N spire, quale sarà la tensione di uscita elettrica?
Risoluzione:
Utilizzando la formula per le tensioni di ingresso e di uscita nel trasformatore, eseguiremo il seguente calcolo:
3) Per quanto riguarda il funzionamento dei trasformatori, identificare le seguenti affermazioni come vere o false:
I - I trasformatori sono in grado di funzionare sia con corrente elettrica continua che con corrente elettrica alternata.
II - Se il numero di spire del secondario di un trasformatore è maggiore del numero di spire del avvolgimento primario, quindi la tensione di uscita di questo trasformatore sarà necessariamente maggiore della tensione di Ingresso.
III - Nonostante le trasformazioni subite dalla tensione e dalla corrente elettrica, la potenza elettrica rimane costante nei trasformatori ideali.
IV - I trasformatori funzionano secondo un fenomeno chiamato induzione elettrostatica, scoperto da Faraday.
Sono vere:
a) FA, FA, V, FA
b) V, V, V, F
c) F, V, V, F
d) FA, V, FA, FA
e) F, V, V, V
Modello:
rispondere: Lettera C
I - I trasformatori funzionano solo con correnti alternate, poiché è necessario che appaiano variazioni di flusso del campo magnetico per indurre correnti elettriche nell'avvolgimento secondario.
II - La formula che mette in relazione le tensioni di uscita e il numero di avvolgimenti conferma questa affermazione.
III - Per i trasformatori ideali, cioè che non dissipano energia elettrica, questa affermazione è vera.
IV - Il fenomeno che spiega il funzionamento dei trasformatori è il principio dell'induzione elettromagnetica.
Di Me. Rafael Helerbrock
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-um-transformador.htm
