변압기

Transformer

변압기는 움직이는 부분 하나 없이 어떻게 전압을 올리고 내릴까요?

무슨 일이 일어났나

변압기는 쇠심을 넣은 코일 둘로 이뤄지고(MagLab), 1 차 코일의 교류가 쇠심 속 자기장을 계속 바꿔 2 차 코일에 전압을 유도합니다.

2 차 전압은 감은 수의 비를 따릅니다. 시뮬레이터에서 1 차 100 바퀴 · 2 차 600 바퀴에 10 V 를 걸면 2 차 가장 큰 전압이 59.1 V(비 5.91), 효율은 약 0.98 입니다 — 모형의 코일 저항과 새는 자기장 때문에 6 배에 조금 못 미칩니다.

2 차를 1 차보다 적게 감으면 전압이 낮아집니다(MagLab). 시뮬레이터에서 2 차를 50 바퀴로 줄이면 4.96 V 가 됩니다. 변전소의 변압기는 이렇게 전압을 올리거나 내립니다(EIA).

1886 년 3 월 20 일 윌리엄 스탠리는 지멘스 발전기의 500 V 를 변압기로 3000 V 로 올려 교류 전등 배전을 보였습니다(IEEE 기록).

직류는 쇠심 속 자기장을 계속 바꾸지 못해 이렇게 전압을 바꾸기 어렵습니다. 교류는 변압기로 전압을 비교적 쉽게 바꿀 수 있다는 것이 큰 장점입니다(DOE).

💡 생활 속 예시

  • 전봇대 위의 둥근 통 모양 변압기는 동네까지 온 높은 전압을 집에서 쓰는 전압으로 낮춥니다.
  • 오래된 라디오 · 어학 카세트의 무거운 전원 어댑터 속에는 쇠심과 코일로 된 작은 변압기가 들어 있는 것이 있습니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

  • 1 차 코일 — 전원의 교류가 흘러 쇠심 속에 바뀌는 자기장을 만듭니다.
  • 쇠심(철심) — 자기장을 모아 두 코일이 같은 자기장을 나누게 합니다.
  • 2 차 코일 — 바뀌는 자기장 속에서 전압이 유도되는 코일로, 감은 수가 나오는 전압을 정합니다.
  • 단자 — 1 차는 전원 쪽, 2 차는 전기를 쓰는 쪽 전선과 잇습니다.
  1. 1 차 코일에 교류를 겁니다.
  2. 1 차 전류가 오르내리며 쇠심 속 자기장의 세기와 방향을 계속 바꿉니다.
  3. 같은 쇠심을 감은 2 차 코일에 감은 수에 비례하는 전압이 유도됩니다.
  4. 2 차를 1 차보다 많이 감으면 전압이 오르고(승압), 적게 감으면 내려갑니다(강압).

확인된 값

변압기로 전압을 맞춘 실용 교류 전등 배전 — 윌리엄 스탠리(William Stanley), 미국 그레이트배링턴
1886-03-20 출처
스탠리가 지멘스 발전기의 500 V 를 올린 전압 (1886)
3000 V 출처
변압기는 유도로 한 회로의 전압을 다른 회로로 옮긴다
voltage transferred via induction 출처
변압기는 쇠심을 넣은 코일 둘로 이뤄진다
two coils with iron cores 출처
2 차 코일 감은 수가 1 차보다 적으면 전압이 낮아진다
fewer secondary turns → lower voltage 출처
교류는 변압기로 전압을 쉽게 바꿀 수 있다 (직류는 쉽지 않다)
AC converted easily by a transformer 출처
변전소 변압기가 전압을 올리거나(승압) 내린다(강압)
step up / step down 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 전자기와 양자 · 전자기적 상호작용 [12전자01-05]
  • 잉글랜드 · KS4 Physics: Magnetism and electromagnetism
  • 일본 · 高等学校 物理基礎 (2) 様々な物理現象とエネルギーの利用

출처

이어서 보기

같은 단원 · 전자기 유도

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