En transformator er en av de mest praktiske anvendelsene av elektromagnetisk induksjon. Når du lader en mobil, bruker en bærbar PC, ser på en kraftledning eller leser om energioverføring i strømnettet, møter du samme fysikk: et varierende magnetfelt kan skape en elektrisk spenning i en spole. I Fysikk 2 er transformatoren viktig fordi den binder sammen flere deler av læreplanen. Du må forstå magnetfelt, fluks, induksjon, vekselstrøm, energi, effekt og modeller. Målet er ikke bare å sette tall inn i en formel. Målet er å kunne forklare hvorfor en transformator virker, hvilke betingelser som må være oppfylt, og hvordan teknologien brukes i samfunnet.
En ideell transformator består av to spoler rundt en felles jernkjerne. Den første spolen kalles primærspolen, og den andre kalles sekundærspolen. Når det går vekselstrøm i primærspolen, endres magnetfeltet i kjernen hele tiden. Det betyr at den magnetiske fluksen gjennom sekundærspolen også endres. Ifølge Faradays induksjonslov induseres det da en spenning i sekundærspolen. Denne spenningen kan være større eller mindre enn spenningen på primærsiden, avhengig av hvor mange vindinger spolene har. Derfor kan en transformator trappe spenning opp eller ned.
Hva består en transformator av?
En enkel transformator har tre hoveddeler: primærspole, sekundærspole og jernkjerne. Primærspolen kobles til en vekselspenningskilde. Sekundærspolen kobles til en last, for eksempel en lampe, en lader, et instrument eller en del av et større elektrisk system. Jernkjernen leder magnetfeltet slik at mest mulig av feltet fra primærspolen går gjennom sekundærspolen. I en skolemodell tegnes kjernen ofte som et lukket jernstykke med to spoler rundt hver sin side. I virkelige transformatorer er kjernen ofte bygget av tynne laminater for å redusere energitap.
Det er viktig å skille mellom elektrisk kontakt og magnetisk kobling. Primærspolen og sekundærspolen er vanligvis ikke koblet direkte sammen med en ledning. Energi overføres via magnetfeltet i kjernen. Dette er grunnen til at transformatorer også kan gi elektrisk isolasjon mellom to kretser. Når du forklarer dette i Fysikk 2, bør du bruke ord som vekselstrøm, varierende magnetfelt, fluksendring og indusert spenning. Da viser du at du forstår prosessen, ikke bare navnet på komponentene.