Quais são os usos dos transformadores?

Transformadores usam as propriedades da indução magnética para mudar (transformar) uma corrente variável em uma bobina primária em uma nova corrente em uma bobina secundária.

Uma corrente em uma bobina cria um campo magnético. Quando essa corrente muda, o campo magnético também muda. Se outra bobina está dentro do campo magnético, a mudança do campo magnético induz uma corrente na segunda bobina.

Esta é muito útil para mudar a tensão da corrente alternada. Quando as duas bobinas têm um número de voltas diferente, a mudança de tensão é proporcional à razão entre a bobina primária e a secundária.

Por exemplo, se a bobina secundária tem apenas metade do número de voltas como bobina primária, a tensão CA induzida na bobina secundária é metade da da bobina primária.

Em uma voltagem interessante (e útil), se aplicarmos uma corrente na bobina secundária ao invés da primária, o resultado é o oposto. Em nosso exemplo acima, a voltagem dobraria.

Falemos de transmissão de energia em nível nacional e local. A rede nacional funciona com tensões muito altas. Algumas linhas de transmissão CA transportam corrente a 500.000 volts. Para usar essa energia, nós transformamos em algo para distribuir localmente - talvez 30.000 volts.

O transformador que você vê no poste na frente de sua casa baixa a voltagem para algo que podemos usar com segurança. Na América do Norte, ou seja, duas linhas a partir de extremos opostos da bobina secundária que transportam cada uma corrente a 120 volts para um total de 240 volts. A corrente doméstica a 120 volts constitui a grande maioria dos aparelhos e necessidades de iluminação da América do Norte.

Outras partes do mundo utilizam tensões mais elevadas, e por uma boa razão, mas deixem-me recuar um momento porque, por esta altura, alguns de vocês que leram esta resposta já tinham uma lâmpada a aparecer acima da cabeça. Eu sei que vocês estão pensando, "ei. Se nós podemos aumentar a energia, por que nós não fazemos para que possamos ter mais sem causar mais poluição, começar guerras, carregar carros elétricos, e ter secadores mais potentes. Estou certo?"

Não. Quando transformamos a voltagem, a corrente muda nas mesmas proporções. Se tivermos um aparelho que extrai 120 volts a 10 amperes, ou seja, 1200 watts. Esse aparelho precisa de 1200 watts para fazer o trabalho que esperamos dele.

Se de repente aumentarmos a tensão até 240 volts, a corrente puxada cai para 5 ampères, mas a potência permanece a mesma a 1200 watts.

É assim mesmo que funciona, porque no final é a potência que faz o trabalho.

Corrente mais alta significa fio mais grosso (mais cobre), que é uma mercadoria bastante cara. Uma recente compra de fio de 14 AWG na Big Box Giant local custou 60 dólares por um carretel de 500 pés.

Tensões mais altas = corrente mais baixa = fios menores, o que é parte da razão pela qual essas linhas de transmissão de longa distância de 500.000 volts não têm o mesmo diâmetro que um túnel através de uma montanha ou debaixo de um rio.

Se precisarmos de 750.000 amperes a 120 volts, poderíamos construir um trio de fios de grande espessura (desculpe, estou muito cansado para a matemática neste momento) para levá-lo até o destino. Ou poderíamos aumentar a tensão até 500.000 ou 250.000 volts, o que reduz a corrente para algo manejável, e enviá-la através de fios muito mais finos - algo na ordem de 4 polegadas de diâmetro.

> Então a finalidade dos transformadores - transformar a corrente elétrica, claro.