ترانسفورماتور چگونه کار می کند؟

ترانسفورماتور یا مبدل وسیله ای است که ولتاژ یا فشار مدار الکتریکی را کاهش یا افزایش می دهد. مایکل فارادی در سال 1831 میلادی طرز کار ترانسفورماتور را کشف کرد. در آن زمان او می دانست که اگر جریان الکتریسیته از میان یک سیم پیچ عبور کند، سیم پیچ خاصیت مغناطیسی پیدا می کند؛ بطوریکه یک سر آن دارای قطب مثبت و سر دیگرش دارای قطب منفی می شود.

فارادی از دو سیم پیچ استفاده کرد. او دو سر سیم پیچ اول را به باتری و سیم پیچ دوم را به یک گالوانومتر (وسیله ای برای تشخیص جریان الکتریکی) متصل کرد. هر بار که او باتری را روشن یا خاموش می کرد، عقربه گالوانومتر به نوسان در می آمد و سپس مجدداً به وضع اولیه خود باز می گشت. به این ترتیب فارادی پی برد که نیروی مغناطیسی که در سیم پیچ اول به وجود می آید، موجب القای جریان الکتریسیته در سیم پیچ دوم می شود. اما جریان الکتریسیته فقط زمانی از سیم پیچ اول به سیم پیچ دوم القا می شود که شدت جریان در سیم پیچ اول تغییر کند. اگر در این آزمایش در سیم پیچ اول جریان متناوبی ایجاد کنیم، در سیم پیچ دوم نیز جریان متناوبی القا می شود که نیروی محرکه آن به نیروی محرکه مدار اول و نسبت حلقه های دو سیم پیچ بستگی دارد.

به دستگاهی که باعث القای جریان متناوب از یک سیم پیچ به سیم پیچ دیگر می شود، ترانسفورماتور می گویند. اگر تعداد حلقه های سیم پیچ مدار دوم بیشتر از تعداد حلقه های سیم پیچ مدار اول باشد، نیروی محرکه مدار دوم بزرگتر از نیروی محرکه مدار اول است. در این حالت ترانسفورماتور افزاینده است. حال اگر تعداد حلقه های مدار دوم کمتر از مدار اول باشد، نیروی محرکه آن نیز کوچکتر است. در این حالت به ترانسفورماتور، کاهنده می گویند.

برای ساختن ترانسفورماتور به دور صفحاتی از جنس یک ماده مغناطیسی نرم، سیم عایق می پیچند و این صفحات را به هم متصل می کنند. سیم پیچی که به جریان متناوب متصل است، «سیم پیچ اولیه» و سیم پیچ دوم، «سیم پیچ ثانویه» نام دارد. میزان تغییر شدت جریان به تعداد سیم پیچ ها بستگی دارد. ترانسفورماتور، ولتاژ قوی را به ضعیف و بالعکس تبدیل می کند.

برقی که در نیروگاه ها تولید می شود، شدت جریانی قوی و ولتاژی اندک دارد. برای انتقال این جریان قوی باید از کابل های بسیار ضخیم استفاده کرد. اما استفاده از این کابل ها هزینه بسیاری دارد. به همین دلیل برای انتقال برق ابتدا با استفاده از ترانسفورماتور، میزان ولتاژ را زیاد می کنند و سپس در طول انتقال با ترانسفورماتور دیگری ولتاژ را کاهش می دهند. به این ترتیب نیازی به نصب کابل های ضخیم نیست.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «ترانسفورماتور چگونه کار می کند؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه علمی پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا کتاب چرا، چطور، چگونه؟، نوشته ی دکتر سونیتا گوپتا و دکتر نینا آگراوال و ترجمه پریسا همایون روز و پریچهر همایون روز از موسسه نشر و تحقیقات ذکر، منتشر شده در تیر 1393 با شابک 978-964-307-221-6 به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.