Как число витков вторичной обмотки трансформатора влияет на напряжение с точки зрения физической природы процесса?
Долгое время пытаюсь тонкости осознать, но нередко стопорюсь на фундаментальных моментах. Не имея конкретного представления, опираясь на догадки и гипотезы, вот как я этот момент понимаю:
В случае, если ниже написан антинаучный бред сумасшедшего, прошу не лить помои, а направить на путь истинный и (если есть желание) корректно описать физику процесса :)
На первичной обмотке у нас проходит ток, создающий магнитное поле, которое чота там по сердечнику кругом идёт ко второй обмотке. Как мы знаем, есть такая вещь, как электромагнитная индукция, когда при изменении магнитного поля в контуре возникает ток. Проходя по сердечнику на участке со вторичной обмоткой, оно начинает двигать электроны и получается ток.
А ТЕПЕРЬ ОСНОВНОЙ МОМЕНТ ВОПРОСА.
Попытаюсь объяснить своё видение, чтоб оно более-менее было понятным и логике не противоречило.
Предположим, на вторичной обмотке у нас три витка. Соответственно, в поперечном сечении у магнитного поля есть всего три "точки", куда оно может "надавить", дабы получился ток.
Сделаем ещё несколько витков. Допустим, теперь их 12. Соответственно, и у поля в поперечном сечении есть 12 "точек", куда оно может "надавить". Складывая такое выходящее "давление" из каждой точки, можно понять, что 12 истоков будут давать явно большее "давление", нежели 3.
Принцип типа как с батарейками, когда соединяя их последовательно, мы увеличиваем суммарное напряжение.
Если не прав, искренне прошу поправить. Заранее премного благодарен!
Всё очень легко - первичная катушка создаёт магнитное поле. Гуд? Гуд. Когда оно меняется, это создаёт вихревое электрическое поле. Есть? Есть. Оно "подхватывается", выражаясь примитивно, витком провода, и на его концах возникает напряг. Да? Да. Возьмём десять витков, и при данной скорости изменения поля на каждом наведётся по 1 В, допустим (поле через них одинакоое). То есть каждый из них в этот момент работает как батарейка. И если мы их соединим последовательно, то что будет? Поле каждого витка "толкает" носители по обмотке, создавая выше напряжения, как эдакий бустер. В итоге сколько витков, во столько раз напряжение и выше напряжения на каждый виток. Ферштейн?
Все правильно. Вторичное напряжение прямо пропорционально числу витков.
Коротко:
Чем больше витков во вторичной обмотке, тем выше напряжение.
Почему:
Каждый виток «ловит» изменение магнитного поля, создавая свою ЭДС.
Эти ЭДС суммируются (как батарейки в последовательной цепи).
Физика: Закон Фарадея — изменение магнитного потока через витки → индуцированное напряжение.
Это прямое следствие закона Фарадея: напряжение на вторичной обмотке пропорционально числу её витков (U2=U1⋅N2N1U2=U1⋅N1N2).
Аналогия с батарейками уместна, но важно помнить, что в трансформаторе энергия передаётся через магнитное поле, а не за счёт прямого контакта.
Трансформатор это устройство, которое преобразует напряжение и ток одной величины в напряжение и ток другой величины. Представь железку (магнитопровод) на которой намотаны две одинаковые катушки на 220 вольт, одна катушка - первичная обмотка, вторая катушка - вторичная обмотка. На первую обмотку мы подаем от сети 220 вольт, так как вторая катушка такая же, на ней индуктируется такое же напряжение 220 вольт, а трансформатор будет называться разделительным. Если витков на вторичной обмотке будет больше, то трансформатор будет повышающим, он будет повышать напряжение, но одновременно уменьшать ток, если количество витков на вторичной обмотке меньше, то наоборот, напряжение на ней будет понижаться, но и повышаться ток.. То же самое будет происходить, если уменьшать или увеличивать сечение проводника вторичной обмотки. Напряжение это разница потенциалов, а ток это результат замыкания вторичной обмотки на нагрузку. Т. е. напряжение на вторичной обмотке есть всегда, а ток это мера замыкания вторичной обмотки. Данное свойство трансформаторов основано на законе электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции по неофициальным источникам информации открыт Фарадеем в 1822 году в процессе изучения свойств магнитов и электромагнитов. Процесс индукции (самоиндукции) это процесс передачи электромагнитной энергии с одной обмотки трансформатора на другую, или электростатическая индукция процесс передачи "тока смещения" с одной обкладки конденсатора на другую. Эти процессы называют переходными электромагнитными процессами. Суть явления можно понять из простого школьного эксперимента. Если мы возьмем источник постоянного тока скажем 12 вольт, и замкнем первичную обмотку трансформатора, создав кратковременный импульсный ток, сердечник трансформатора начнет становиться электромагнитом (насыщаться) и в течении времени, покуда он становится электромагнитом, происходит процесс индукции (передачи) электромагнитной энергии, т.е. индукционной мощности с первичной обмотки на вторичную. Как только электромагнит станет электромагнитом (насытится сердечник) процесс индукции остановится и магнитное поле электромагнита трансформатора замрет в новом измененном состоянии, определяемом параметрами системы. Теперь, если вы разомкнете цепь магнитное поле электромагнита начнет исчезать порождая импульс самоиндукции обратной полярности при параллельном соединении и той же полярности при последовательном. Время в течении которого происходит процесс определяет состав (пропорцию) индукционной мощности, чем короче это время тем выше доля напряжения и меньше доля тока и наоборот, чем дольше электромагнит становится электромагнитом тем выше ток но и ниже напряжение. Поэтому трансформатору для работы нужен переменный ток, когда полярности источника меняются местами, чтобы сердечник периодически становился электромагнитом и переставал им быть чтобы осуществлять передачу энергии на другую обмотку.
Если мы визуализируем электромагнитную структуру которая осуществляет передачу энергии между обмотками мы увидим зависимость размера вихрей от напряжения. Чем выше напряжение тем больше размер (диаметр) вихрей и наоборот чем меньше напряжение тем меньше диаметр вплоть до того что называют "атомом". На данном видео диаметр примерно равен 10 вольтам. Это как вода которая идет по трубам, если вода входит в трубу меньшего диаметра у потока увеличивается скорость и наоборот. Только в данном случае увеличивается не скорость а размер вихревой структуры
