Principe de fonctionnement d’un transformateur : découvrez comment cet appareil convertit la tension électrique pour des applications sûres et efficaces en thermique.
Quel est le principe de fonctionnement d’un transformateur ?
Un transformateur est un dispositif essentiel en génie électrique et en ingénierie thermique. Il est utilisé pour modifier les niveaux de tension et de courant dans un circuit électrique. Le fonctionnement d’un transformateur repose sur les principes de l’induction électromagnétique, découverts par Michael Faraday en 1831.
Composants principaux
Le transformateur est constitué de deux bobines de fil enroulées autour d’un noyau ferromagnétique. La bobine connectée à la source d’alimentation électrique est appelée bobine primaire, tandis que celle reliée à la charge est appelée bobine secondaire.
Principe d’induction électromagnétique
Lorsque le courant alternatif passe à travers la bobine primaire, il crée un champ magnétique variable dans le noyau. Ce champ magnétique variable induit une force électromotrice (fem) dans la bobine secondaire, conformément à la loi de Faraday:
\[
\text{fem} = -N \frac{d\Phi}{dt}
\]
où \(\Phi\) est le flux magnétique et \(N\) est le nombre de spires de la bobine. La fem induite dans la bobine secondaire provoque un courant électrique, à condition qu’il y ait un circuit fermé.
Rapport de transformation
Le rapport de transformation entre les tensions de la bobine primaire (\(V_p\)) et secondaire (\(V_s\)) est donné par:
\[
\frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p}
\]
où \(N_s\) et \(N_p\) sont respectivement les nombres de spires des bobines secondaire et primaire. Par exemple, si la bobine secondaire a deux fois plus de spires que la bobine primaire, la tension sera doublée dans la bobine secondaire.
Applications
Les transformateurs sont utilisés dans de nombreux domaines, notamment:
En résumé, un transformateur fonctionne sur la base de principes simples mais puissants de l’induction électromagnétique pour modifier les niveaux de tension et de courant, rendant ainsi possible et efficace la distribution et l’utilisation de l’électricité dans divers domaines.
